close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

(РФЯЦ ВНИИТФ), Тутуков А.В. (ИНАСАН)

код для вставкиСкачать
ВЕРОЯТНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРХСКОРОСТНОЙ ЗВЕЗДЫ
Г.Н. Дремова1, В.В Дремов1, А.В. Тутуков2
1Российский
Федеральный Ядерный Центр
2Институт
Астрономии РАН
Конференция
«Современная Звездная Астрономия»
Южный Федеральный Университет
Ростов-на-Дону
28-30 мая 2014
Кинематическая классификация аномально быстродвижущихся звезд
1. высокоскоростные звезды
2. убегающие звезды
«high-velocity stars»
30 км/с<V<300 км/с
маломассивные M<1 Mo
поздние sp типы
«runaway stars»
30 км/с<V<300 км/с
массивные M>3 Mo
ранние sp типы
(Blaauw, 1961)
V  100 км/с
Грумбридж 1830 V  300 км/с
Лакайль
9352 V  110 км/с
звезда Каптейна V  290 км/с
звезда Барнарда V  140 км/с
61 Cyg
HD 77581 (Vela X-1) WISE
шведский астроном Бертиль
Линдблад (1895-1965)
Hubble ACS 10.2005-07.2006
Механизмы образования:
I Динамическая эволюция ЗС, ЗА (Poveda et al., 1967)
II
Распад ТДС при взрыве SN I b/c (Zwicky, 1957)
2. убегающие звезды
«runaway stars»
30 км/с<V<300 км/с
r < 750 пк
56 звезд
3. быстроубегающие звезды
«hyper-runaway stars»
300 км/с<V<400 км/с
R. Napiwotzki,M. Silva, 2009 ArXiv: 1109.4116v1
Механизм образования:
Распад ТДС, один из компонентов
которой W-R звезда
E-BOSS: an Extensive stellar BOw Shock Survey. I.
Methods and first catalogue, Peri et al. 2012
IV сверхскоростные звезды «hypervelocity stars» СЗ
V > Vescape Galaxy 750 км/с – ГЦ 500 км/с - СО 250 км/с - ПЕРИФЕРИЯ
Не связанные с Галактикой звезды
SDSS J090745.0+024507
(Gualandris et al., 2005; Brown et al.,2005)
HE 0437-5439
(Edelmann et al., ApJ, 634, 181, 2005)
US 708
(Hirsch et al., A&A, 444, 61, 2005)
E>0
20 СЗ
Vr= +85312 km /s
 = 55  16 kpc
Vr= +723 3 km /s
=61 kpc
M= 9 Mo
Blue Straggler Brown et al.,
Ap. J. Letter, 719, 23, 2010
Vr= +70815 km /s
  25.8kpc
M 0.5 Mo sdO
Vr= +55812 km /s
  80 kpc
M 4 Mo
B8
Vr= +63812 km /s
  60 kpc
M 4 Mo
B8
SDSS J110557.45+093439.5 Vr= +50812 km /s
SDSS J113312.12+010824
  75 kpc
(Brown et al., ApJ, 647, 303, 2006)
M 3 Mo
B6
Vr= +41810 km /s
  55 kpc
M 4 Mo
B7
SDSS J091301.0+305120
SDSS J091759+672238
(Brown et al., ApJ, 640, 35, 2006)
Сценарии образования сверхскоростных звезд
Тутуков А.В., Федорова А.В. АЖ, 2009, 86, 902-913
первые звезды массивных галактик
разрушение нестабильных (Aout /Ain 3-4) тесных тройных систем
столкновение одиночной звезды с ТДС  k·100 км/с, k=2-5
взрывы SNI b/c в ТДС  600 км/с (M1o=25 Mo, m=1-3 Mo)

 1100 км/с (M1o=100 Mo, m=1Mo)
нет
наблюдательных
подтверждений
разрушение экстремально тесных ДС
(He-звезда +NS)1600 км/с
«пришельцы» из других галактик
Роль Черных Дыр в образовании СЗ
нет
наблюдательных
подтверждений
in-spiral scenario
(Yu & Tremaine, 2003)
взаимодействие ТДС с ЧД cредних масс (103-104 Mo)
kick scenario
(O'Leary & Loeb, 2007)
взаимодействие ТДС с ЧД звездных масс
Hills scenario, 1988
взаимодействие ТДС с СМЧД (106-107 Mo)
J. G. Hills, 1988 Nature 331, 687
I СТАДИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Сценарий Hills
ЗАДАЧА ТРЕХ ТЕЛ
ТДС + СМЧД
5
MR
Cyg
M1= 4.5Mo R1=4.07Ro
M2= 2.5Mo R2=3.17Ro
A =11.31Ro v1orb=122.68 км/с
P =1.667d v2orb=220.83 км/с
СМЧД M = 106Mo Rg = 4.24Ro rA =104 Ro
1
r r2
p
0
p
3
p
r
-5
-10
-5
0
5
dr/dt = (2/m.(E –U(r)) – M2 . m-2 . r-2)0.5
«линейка» rp,Ro 85
Va в км/с
567
100
150
615
750
300 500
750
1000
1500
1050 1350 1630
1865
2232
Варианты начальной конфигурации орбиты ТДС генерируются случайным образом – 104 реализаций
ek = (vk2/2 – G·MBH/rk) – eok
k=1,2
e = max{e1 , e2 } на момент завешения орбитального «витка»
v = (2·e)1/2 трактуется как скорость выброса
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРОСТА СКОРОСТИ ОДНИМ ИЗ КОМПОНЕНТОВ ТДС
Vmax=10 500 км/с
Vmax=4 700 км/с
Vmax=9 000 км/с
Vmax=3 700 км/с
Vmax=5 600 км/с
Vmax=2 800 км/с
ВЕРОЯТНОСТЬ ВЫБРОСА ОДНОГО ИЗ КОМПОНЕНТА ТДС В ПОЛЕ СМЧД
p
eject
peject = Neject (v >750 км/с)/Neject
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
200
400
600
800
1000
1200
r ,R
p
rp,Ro
p eject
o
85
100
150
350
500
750
1000
1150
0.85
0.84
0.77
0.66 0.58
0.45
0.21
0.04
Диаграмма rp – Vmax
зона
разрушения
компонентов
ТДС
V max,, км/с
км/с
V
max
rp=390 Ro
10000
8000
6000
4000
2000
0
500
1000
1500
2000
r ,R
p
o
из баланса приливной силы и самогравитации найдена граница приливных разрушений
II СТАДИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЗАДАЧА N-ТЕЛ
РАЗРУШЕНИЕ ОДИНОЧНОЙ ЗВЕЗДЫ В ПОЛЕ СМЧД
N=4000 политропа n=3
M = 4.5Mo
R = 4.07Ro
MBH =106 Mo
rA =104 Ro
Каждый узел декорирован сферой радиуса a
узлам запрещено подходить на r < 2a
простая модель звезды без газового давления
При сближении узлов вследствие гравитации «включается» алгоритм
возвращения узлов на прежнее место, а скорости обоих узлов делаются
сонаправленными, т.е. оба узла летят дальше как один узел.
6
 /2
5
4
ri - r k
rfix1
ri
3
2
r
1
0
 /2
k
r
2
fix
0
1
2
3
4
5
6
уравнения движения гравитирующих N узлов в ньютоновской форме
L. Verlet, J. J. Weis, Phys. Rev., A5, 939 (1972)
Динамика потери массы звезды в зависимости от rp
Mloss, Mo
1.2
85 Ro
1
25 %
90 Ro
20 %
0.8
0.6
100 Ro
0.4
115 Ro
125 Ro
0.2
0
25
30
35
40
150 Ro
8%
5%
2%
45
t, d
Звезда сохраняет свою структурность при потерях массы меньше 25 %
Звезда выживает в поле СМЧД массы 106 Мо на расстояниях не менее 85 Ro
Диаграмма rp – Vmax
V max, km/s
10000
8000
6000
4000
390R
2000
o
0
rp=85 Ro
500
rp, Ro
1000
1500
Veject  11 000 км/с
2000
ВЛИЯНИЕ МАССЫ СМЧД НА
107 Mo
ВЫБРОСЫ
СЗ
rcrit = 200 Ro
Mloss, Mo
3.5
90 %
100 Ro
3
150 Ro
2.5
55 %
2
1.5
200 Ro
25 %
1
250 Ro
0.5
0
7
300 Ro
400 Ro
7.5
8%
4%
8d
t,
ВЛИЯНИЕ МАССЫ СМЧД НА
Mloss, Mo
5
100 Ro
4
3
108 Mo
ВЫБРОСЫ
rcrit = 425 Ro
100 %
88 %
250 Ro
350 Ro
2
55 %
400 Ro
450 Ro
1
0
2.2
2.4
СЗ
2.6
500 Ro
750 Ro
2.8
3 t, d
35 %
20 %
11 %
ВЛИЯНИЕ МАССЫ СМЧД НА
Mloss, Mo
5
100 Ro
4
3
109 Mo
ВЫБРОСЫ
rcrit = 1000 Ro
100 %
97 %
93 %
500 Ro
300 Ro
СЗ
750 Ro
64 %
2
1000 Ro
1
25 %
1250 Ro
0
0.7
0.8
0.9
1500 Ro
1
1.1 d
t,
4%
В Ы В ОДЫ
V max x 10 км/с
4
4.5
4
35·103 км/c
1000
Ro
3.5
109M
o
3
425 Ro
23·103км/c 2.5
17·103 км/c
1440Ro
2
200 Ro
1.5
670Ro
11·103 км/c
107M
o
1
0.5
8
10 Mo
85 Ro
6
10 M
390Ro
o
0
500
1000
1500
2000
r ,R
p
o
III СТАДИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ – ЗАДАЧА N -ТЕЛ
ТДС в окрестности СМЧД
Статистика выживших ТДС
дает вероятность
образования СЗ
50 вариантов начальных конфигураций
ps = Ns /50
«линейка» rp,Ro 85
ps
0.6
100
150
300 500
0.67
0.89 0.86 0.9
peject
0.85
0.84 0.77
0.66
ps ·p eject
0.51
0.56
0.6
0.68
0.58
0.52
750
1000
1250
0.85 0.7
1
0.45
0.21
0
0.15
0
0.36
ВАРИАНТЫ РАЗРУШЕНИЙ ТДС
rp=85 Ro р «2»
rp=500 Ro р «13»
rp=1 000 Ro р «44»
rp=150 Ro р «13»
СЛИЯНИЕ КОМПОНЕНТОВ
rp=150 Ro р «18»
rp=150 Ro р «22»
rp=150 Ro р «29»
ДЕЗИНТЕГРАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ ТДС
« К О Л Ь Ц О » rp = 150 Ro р «24»
СЗ
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа