Выпуски

 / 

2021

 / 

Октябрь

  

Обзоры актуальных проблем


Сверхскоростные звёзды: теория и наблюдения

  а,   б, §  б
а Институт астрономии РАН, ул. Пятницкая 48, Москва, 119017, Российская Федерация
б Российский федеральный ядерный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. Е.Н. Забабахина (ВНИИТФ)», Снежинск, Челябинской обл., Российская Федерация

Кинематическая особенность объектов микромира (элементарных частиц) — релятивистские скорости — сегодня является предметом научных дискуссий в плане её приемлемости для объектов макромира: звёзд, планет, астероидов, а также белых карликов, нейтронных звёзд и чёрных дыр звёздных масс. Осознание такой возможности связано с открытием Уорреном Брауном в начале XXI века сверхскоростных звёзд (СЗ), которые были предсказаны Джеком Хиллзом в 1988 г. в рамках сценария динамического захвата двойной звезды центральной сверхмассивной чёрной дырой (СМЧД). Механизм ускорения, обусловленный обменом импульса в классической задаче трёх тел, создаёт кинетический ресурс для образования СЗ путём гравитационного захвата оставшегося компаньона. Сегодня наблюдаемый порог кинематической звёздной аномальности превышает 1 700 км с−1 и воспроизводится в ряде сценариев, альтернативных сценарию Хиллза. СЗ могут генерироваться в ходе столкновительной эволюции звёздных скоплений, в результате взрывов сверхновых в тесных двойных звёздах, вследствие орбитальной нестабильности тройных систем, в процессах захвата звёзд из других галактик и т.д. Наиболее перспективными в реализации аномально высоких скоростей остаются сценарии при участии чёрных дыр, массы которых варьируются от звёздных до нескольких миллиардов солнечных масс. Cценарий Хиллза занимает особое место в изучении природы СЗ, так как, построенный на идее случайного захвата двойной звезды окрестностью СМЧД, он не касается проблемы заселённости галактического центра. В этом сценарии прогнозируются согласованные статистики СЗ и захваченных звёзд, возможно, отождествляемых с S-звёздами. Открытие S-звёзд сыграло значительную роль в изучении центральной области Галактики, из анализа динамики которых независимым способом были получены неоспоримые доказательства существования СМЧД. Данный обзор кратко затрагивает историю открытия и изучения СЗ и S-звёзд, даёт представление о наблюдательных статистиках этих объектов, а также описывает методы их моделирования в постановках классической задачи трёх тел и задачи N-тел. Изучаются пределы эффективного ускорения звёзд в классическом сценарии Хиллза и модифицированном, в котором допускается замена одного из компонентов двойной звезды на ещё одну СМЧД. Ускорение, продуцируемое в перекрёстном поле двух СМЧД, оказывается эффективным для генерации звёзд с релятивистскими скоростями (1/2~c — 2/3~c). Обсуждаются условия выживания таких звёзд в области экстремальных градиентов гравитационных полей в зависимости от перицентрического сближения с центральной СМЧД и её массы. В рамках вероятностной самосогласованной модели, унифицированной на основе классического и модифицированного сценариев Хиллза, прогнозируются вероятности образования СЗ в Галактике и звёзд с релятивистскими скоростями за её пределами. В обзоре обсуждаются перспективы поиска звёзд и астероидов с релятивистскими скоростями в рамках ближайших космических миссий и получения новых знаний о Вселенной.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: кинематическая аномальность, динамический захват, сценарий Хиллза, S-звёзды, сверхскоростные звёзды, звёзды с релятивистскими скоростями, сверхмассивная чёрная дыра, галактики
PACS: 95.10.−a, 97.10.Wn, 98.62.Js (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.11.038892
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2021/10/a/
Цитата: Тутуков А В, Дремова Г Н, Дремов В В "Сверхскоростные звёзды: теория и наблюдения" УФН 191 1017–1043 (2021)
BibTex BibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks
Русский English
%0 Journal Article
%T Сверхскоростные звёзды: теория и наблюдения
%A А. В. Тутуков
%A Г. Н. Дремова
%A В. В. Дремов
%I Успехи физических наук
%D 2021
%J Усп. физ. наук
%V 191
%N 10
%P 1017-1043
%U https://ufn.ru/ru/articles/2021/10/a/
%U https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.11.038892

Поступила: 28 июля 2020, доработана: 19 ноября 2020, 30 ноября 2020

English citation: Tutukov A V, Dryomova G N, Dremov V V “Hypervelocity stars: theory and observationsPhys. Usp. 64 (10) (2021); DOI: 10.3367/UFNe.2020.11.038892

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение