Když se setkáte s hvězdou a binárem

Co se stane v extrémních prostředích globulárních shluků, když se setká hvězda a binární systém? Tým vědců má nové představy o tom, jak se tyto objekty mohou deformovat, změnit své cesty, spirály kolem sebe a sloučit se.

Co se stane, když hvězdy interagují v hustých prostředích, jako jsou kulové hvězdokupy, jako je ta na obrázku zde?
HST / NASA / ESA

Poznání vašich sousedů

Dvě simulace interakce bílého trpasličího kompaktního objektu s jediným příchozím kompaktním objektem (postupující zleva doprava). Pokud nejsou zahrnuty přílivy a odlivy (spodní panel), systém chvíli chaoticky interaguje, než se jeden kompaktní objekt vysune a binární systém opustí mírně upravenou orbitu. Když jsou zahrnuty přílivy (horní panel), chaotické interakce nakonec vyústí v přílivovou inspiraci a sloučení binárního kódu (označeného v horním diagramu a podrobně znázorněného ve vložení).
Samsing a kol. 2017

Hvězdy žijící v hustém prostředí, jako jsou kulovité shluky, prožívají velmi odlišné životy než ty, které se nacházejí v sousedství Slunce. V těchto extrémních prostředích jsou blízká setkání normou, což může vést k celé řadě zajímavých interakcí mezi hvězdami a systémy hvězd, které se vzájemně setkávají.

Jedním běžným typem setkání je setkání jedné hvězdy s binárním hvězdným systémem. Studie takových interakcí často zacházejí se všemi třemi těly, jako jsou bodové zdroje, a zkoumají výsledky jako:

  1. Všechny tři objekty jsou vzájemnou vazbou nevázány, což vede ke třem samostatným objektům.
  2. Objeví se prolétající střet, při kterém binární setrvání přežije, ale jeho orbita se změní třetí hvězdou.
  3. Dochází k výměně, ve které jedna hvězda zaměňuje spot s jednou z binárních hvězd a vysílá ji ze systému.

Složitosti rozšířených objektů

Ale co když s těly zachází jako s bodovými zdroji, ale s rozšířenými objekty se skutečnými poloměry (jak je tomu v reálném životě)? Pak existují další komplikace, jako jsou kolize, když se poloměry hvězd překrývají, obecné relativistické účinky, když hvězdy procházejí velmi blízko sebe, a přílivové kmity, když gravitační síly protahují hvězdy během blízkého průchodu a poté se uvolňují.

V nedávno publikované studii vedené Johanem Samsingem (člen Einsteinovy ​​univerzity na Princetonské univerzitě) autoři zkoumají, jak tyto složitosti mění chování binárních interakcí v centrech hustých hvězdokup.

Jeden příklad - opět v případě, že binární trpaslík - kompaktní objekt binární interaguje s jediným kompaktním objektem - průřezů pro různé typy interakcí. Výměny (trojúhelníky) jsou obecně nejběžnější a přímé srážky (kruhy) se vyskytují často, ale v takových systémech se mohou vyskytovat přílivové inspirace (plusy) s podobnou frekvencí. Může dojít také k inspiracím způsobeným ztrátou energie gravitačním vlnám (kříži).
Samsing a kol. 2017

Jak Tides mění věci

Pomocí numerických simulací s kódem N-body a následováním analytických argumentů ukázaly Samsing a spolupracovníci, že největší změnou, když zahrnují efekty, jako jsou přílivy, je nový výsledek, který někdy vyplývá z chaotického vývoje trojité interakce: přílivové inspirace .

Přílivové inspirace nastávají, když úzký průchod vytváří přílivové oscilace ve hvězdě, která vyčerpává energii z binární oběžné dráhy. Ztráta energie povede za správných podmínek k inspiraci hvězd, která nakonec povede ke sloučení. Tento nový kanál fúzí - podobný fúzím způsobeným ztrátou energie gravitačním vlnám - se může v některých systémech vyskytnout ještě častěji než srážky.

Vzorkování a spolupracovníci ukazují, že přílivové inspirace se vyskytují častěji u široce oddělených binárních souborů a objektů s malým poloměrem. Například vysoce excentrickým fúzím bílých trpaslíků a neutronů mohou dominovat přílivové inspirace.

Autoři poukazují na to, že tato zajímavá populace excentrických kompaktních binárních souborů pravděpodobně vyústí v jedinečné elektromagnetické a gravitační vlnové podpisy - což naznačuje, že další studie těchto systémů jsou důležité pro lepší pochopení toho, co můžeme očekávat, když budeme pozorovat, když se hvězdy setkají v husté hvězdné hvězdě systémy.

Citace

Johan Samsing a kol. 2017 ApJ 846 36. doi: 10, 3847 / 1538-4357 / aa7e32

Související články v časopise

  • Formování excentrických kompaktních binárních inspirací a role emise gravitačních vln v binárních jednoduchých hvězdných setkáních doi: 10.1088 / 0004-637X / 784/1/71
  • K míře montáže vysoce excentrických binárních fúzí černé díry doi: 10, 3847 / 2041-8213 / aa6f0b
  • Blízké hvězdné společníky do černých děr středně velké hmotnosti doi: 10, 3847 / 0004-637X / 819/1/70
  • Krátké záblesky gama paprsků z dynamicky sestavených kompaktních binárních souborů v globulárních klastrech: Cesty, rychlosti, hydrodynamika a kosmologické nastavení doi: 10.1088 / 0004-637X / 720/1/953
  • Osvětlovací masivní černé díry s bílými trpaslíky: Orbitální dynamika a vysokoenergetické přechody z přílivových interakcí doi: 10.1088 / 0004-637X / 794/1/9
  • Inspirace pro střední a extrémní hmotnostní poměry - astrofyzika, vědecké aplikace a detekce pomocí LISA doi: 10.1088 / 0264-9381 / 24/17 / R01

Tento příspěvek se původně objevil na AAS Nova, kde jsou uvedeny nejdůležitější poznatky z časopisů americké astronomické společnosti.