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

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

Список литературы (142) Похожие статьи (19) ↓

  1. А.М. Черепащук «Поиски черных дыр» 173 345–384 (2003)
  2. А.В. Тутуков, А.М. Черепащук «Эволюция тесных двойных звёзд: теория и наблюдения» 190 225–263 (2020)
  3. П.Б. Иванов, Е.В. Михеева и др. «Интерферометрические наблюдения сверхмассивных чёрных дыр в миллиметровом диапазоне» 189 449–477 (2019)
  4. Л.П. Грищук, В.М. Липунов и др. «Гравитационно-волновая астрономия: в ожидании первого зарегистрированного источника» 171 3–59 (2001)
  5. В.В. Журавлёв «Аналитические модели релятивистских аккреционных дисков» 185 561–592 (2015)
  6. В.И. Докучаев «Рождение и жизнь массивных черных дыр» 161 (6) 1–52 (1991)
  7. А.Г. Дорошкевич, В.Н. Лукаш, Е.В. Михеева «К решению проблем каспов и кривых вращения в гало тёмной материи в космологической стандартной модели» 182 3–18 (2012)
  8. А.Б. Александров, А.Б. Дашкина и др. «Поиск слабовзаимодействующих массивных частиц тёмной материи: состояние и перспективы» 191 905–936 (2021)
  9. В.С. Бескин «Магнитогидродинамические модели астрофизических струйных выбросов» 180 1241–1278 (2010)
  10. И.Г. Дымникова «Движение частиц и фотонов в гравитационном поле вращающегося тела» 148 393–432 (1986)
  11. А.Ю. Потехин «Атмосферы и излучающие поверхности нейтронных звёзд» 184 793–832 (2014)
  12. Ю.Н. Ефремов, А.Д. Чернин «Крупномасштабное звездообразование в галактиках» 173 3–25 (2003)
  13. А.М. Черепащук «Массы черных дыр в двойных звездных системах» 166 809–832 (1996)
  14. В.Н. Руденко «Релятивистские эксперименты в гравитационном поле» 126 361–401 (1978)
  15. Д.Я. Мартынов «Тесные двойные звезды и их значение для теории звездной эволюции» 108 701–732 (1972)
  16. А.Е. Дубинов, И.Ю. Корнилова, В.Д. Селемир «Коллективное ускорение ионов в системах с виртуальным катодом» 172 1225–1246 (2002)
  17. Т.И. Белова, А.Е. Кудрявцев «Солитоны и их взаимодействия в классической теории поля» 167 377–406 (1997)
  18. М.А. Либерман, Б. Йоханссон «Вещество в сверхсильном магнитном поле и структура поверхности нейтронных звезд» 165 121–142 (1995)
  19. В.П. Чечев, Я.М. Крамаровский «Теория ядерного синтеза в звездах: процесс медленного нейтронного захвата» 134 431–467 (1981)

Список формируется автоматически.

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