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)
BibTexBibNote ® (generic) BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks
Русский English
TY JOUR
TI Сверхскоростные звёзды: теория и наблюдения
AU Тутуков, А. В.
AU Дремова, Г. Н.
AU Дремов, В. В.
PB Успехи физических наук
PY 2021
JO Успехи физических наук
JF Успехи физических наук
JA Усп. физ. наук
VL 191
IS 10
SP 1017-1043
UR https://ufn.ru/ru/articles/2021/10/a/
ER 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