Астрофизики БФУ им. Канта создали модель эволюции двойных звездных систем
Ученые Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ) разработали компьютерную модель, которая позволяет изучать эволюцию двойных звездных систем на поздних стадиях их жизненного цикла. Данное исследование поможет лучше понять процессы, протекающие в таких системах, а также проверить альтернативные теории гравитации.
При моделировании внутренней структуры объектов используется концепция «сплошной среды», когда вещество (твердое, жидкое или газообразное) рассматривается как непрерывная, целостная субстанция. Эту среду разбивают на множество связанных между собой частиц с определенными физическими параметрами (плотностью, давлением, температурой). Хотя вещество состоит из атомов и молекул, их количество настолько велико, что их взаимодействие в объектах макроскопического размера рассчитать не представляется возможным даже на мощнейших суперкомпьютерах. Поэтому ученые оперируют более крупными частицами, поведение которых статистически подобно поведению атомов и молекул. Чем больше частиц в модели, тем точнее она описывает реальность.
В нашей модели карликовая звезда на конечной стадии эволюции представлена в виде 1.2 миллиона частиц, — рассказывает Алексей Байгашов, руководитель Астрономического сообщества и младший научный сотрудник лаборатории астрофизики БФУ. — Когда у звезды заканчивается топливо, она начинает раздуваться под действием ударных волн. Эволюция одиночной звезды хорошо изучена, но многие звезд входят в состав двойных и кратных систем. Их эволюция подчиняется другим закономерностям.
В своей работе ученые БФУ рассмотрели модель, где одна из звезд двойной системы уже превратилась в белый карлик (сверхплотное ядро умершей звезды размером с Землю, но гораздо массивнее), а вторая достигла поздней стадии эволюции, значительно увеличившись в размерах. Моделирование начинается с момента, когда расширяющаяся оболочка второй звезды достигает белого карлика. В этот момент начинается процесс «разбрасывания» звездного вещества под действием гравитации белого карлика и оголившегося ядра самой звезды, которое тоже становится белым карликом.
В этом и кроется главный результат нашей работы, — объясняет Алексей Байгашов. — Белый карлик и недавняя звезда изначально были устойчивой двойной системой. Если бы они взаимодействовали только гравитационно, то вечно кружились бы друг вокруг друга. Но оболочка звезды тормозит компоненты системы и искажает траектории их движения. В результате траектории белых карликов сжимаются, и они сближаются — это хорошо видно в нашей модели.
Модифицированные теории гравитации появились как как попытки объяснить наблюдаемые особенности динамики галактик и Вселенной в целом без привлечения экзотических субстанций, таких как темная энергия и темная материя, простой редакцией уравнений общей теории относительности.
Это можно считать альтернативным подходом, который в космологии и астрофизике также имеет место быть, — поясняет ученый. — Ситуация с этими теориями довольно сложная.
Астрофизик из БФУ подчеркнул, что, хотя фундаментальная наука может казаться абстрактной, она играет важнейшую роль в развитии технологий. Поэтому создание детальных моделей космических процессов — это не просто любопытная головоломка для ученых, но необходимый этап для будущих открытий и инноваций.
Над проектом работали Артем Асташенок (доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией), Александр Тепляков, Лев Оганисян, Татьяна Байгашова, Максим Царьков, Алексей Байгашов, Владимир Башкиров, Павел Васильев, Сергей Борохов, Данил Чиннов, Екатерина Шамардина, Артур Кулешов, Виталий Христюк и Андрей Новиченко. Исследование выполнено в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект „Наука и университеты“).
Команда под руководством доктора физико-математических наук, профессора Артема Асташенка находится в процессе анализа полученных результатов и в скором времени планирует опубликовать выводы в журнале первого квартиля The Astrophysical Journal.
Напомним, что в новом кампусе Балтийского федерального университета будет построено здание образовательно-научного кластера «Институт высоких технологий», на крыше которого предусмотрена площадка для размещения наблюдательных приборов Астрономического сообщества. Это расширит возможности студентов и сотрудников университета вести непосредственные наблюдения за звездным небом и изучать Вселенную.
02.04.2024, 307 просмотров.