Российские ученые промоделировали процесс истечения вещества звезды на белый карлик

Ученые Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга и физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова разработали компьютерную программу для моделирования истечения вещества обычной звезды — звезды Главной последовательности — на белый карлик. Исследователи представили результаты своей работы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

«Нами была разработана компьютерная программа для моделирования истечения вещества обычной звезды на белый карлик. С её помощью были объяснены наблюдения двойной системы V1239 Her, в которой происходит такое истечение. Было показано, что полученная геометрия аккреционного диска, образовавшегося вокруг белого карлика, позволяет объяснить изменение блеска системы в течение её орбитального периода», — рассказал один из авторов статьи, специалист отдела релятивистской астрофизики ГАИШ МГУ Константин Маланчев.

Система V1239 Her — это двойная звездная система, которая состоит из обычной звезды Главной последовательности массой примерно в 0,22 массы Солнца и маленького, но более тяжелого (около 0,9 масс солнца) белого карлика — звездного остатка, образовавшегося из ядра звезды после её взрыва. Сейчас в этой системе идёт аккреция (перетекание) вещества с обычной звезды на белый карлик. Эта система демонстрирует себя как катаклизмическая переменная — время от времени наблюдаются вспышки.

«Эта система наблюдается почти с ребра, плоскость её обращения лежит почти на луче зрения, из-за чего каждый её орбитальный период мы наблюдаем затмение — большая по объёму холодная звезда закрывает от нас горячий белый карлик и окружающий его аккреционный диск», — пояснил Константин Маланчев.

Работа ученых была посвящена трёхмерному моделированию течения аккрецирующего газа в этой системе. Струя вещества от обычной звезды попадает в область гравитационного влияния белого карлика (полость Роша) и образует аккреционный диск, в котором вещество двигается к белому карлику и падает на него.

«Особый интерес представляет область взаимодействия струи и диска, которое, по нашему мнению, во многом определяет орбитальную кривую блеска системы (наблюдаемое изменение яркости в течение орбитального периода). В этой системе нас заинтересовало то, что в разные ночи она демонстрировала разные кривые блеска. Мы объясняем это в рамках гипотезы об изменении темпа истечения вещества из звезды-донора», — сказал ученый.

«Мы использовали современный подход к трехмерной газодинамике, расчётная область разбита не на кубики, а на тетраэдры, причём разного размера. Это позволяет добиться высокой точности и избежать ошибок в результатах расчёта. В расчёте учитывается неполная ионизация вещества в аккреционном потоке, что позволяет точнее описывать физику течения. В дальнейшем разработанную программу планируется использовать для объяснения наблюдений других интересных двойных звездных систем», — заключил Константин Маланчев.

Исследование выполнено совместно с учеными из Института прикладной математики имени М.В. Келдыша (ИПМ) РАН, Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана, Института теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова, Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».