Analiza roli rezonansów w oscylacjach gwiazd

Znaczna większość gwiazd masywnych (tj. takich, których początkowa masa przekracza około osiem mas Słońca i które eksplodują w przyszłości jako supernowe) nie występuje we Wszechświecie samotnie ale w układach podwójnych lub nawet wielokrotnych.

Z tego powodu ewolucja gwiazd masywnych jest nierozerwalnie związana z ich podwójnością, która prowadzi do szeregu ciekawych interakcji pomiędzy składnikami, m.in. do wymiany masy, fazy wspólnej otoczki czy nawet połączenia się dwóch gwiazd w jedną.

Przewidywanie ewolucji masywnych układów podwójnych jest jednak bardzo skomplikowane, ponieważ należy wziąć pod uwagę wiele powiązanych ze sobą zjawisk.

W naszej pracy analizujemy zjawisko rezonansów pomiędzy siłami pływowymi w masywnych ekscentrycznych układach podwójnych, a widmem oscylacji własnych jego składników.

W momencie, kiedy jedna z częstości pulsacji gwiazdy wejdzie w rezonans z częstością orbitalną układu obserwujemy tzw. oscylacje wzbudzane pływowo, które mogą przyczyniać się do przyspieszonego zacieśniania i cyrkularyzacji orbity. Po raz pierwszy wykonujemy tego typu analizę w oparciu o symulację ewolucji wielu dziesiątków tysięcy masywnych układów podwójnych.

Dzięki przeprowadzonym symulacjom, dowiedzeliśmy się, że to właśnie najmasywniejsze z analizowanych przez nas gwiazd powinny najczęściej „wpadać” w tego typu rezonans. Co więcej, oscylacje wzbudzane pływowo powinny być powszechne i szczególnie istotne dla ewolucji masywnych układów podwójnych w momencie, gdy jeden z jego składników praktycznie wypalił już całość swojego „paliwa” wodorowego w jądrze.

Publikacja P. A. Kołaczka-Szymańskiego i T. Różańskiego jest dostępna pod poniższym linkiem:

Przykład ewolucji czterech ekscentrycznych układów podwójnyc
Przykład ewolucji czterech ekscentrycznych układów podwójnych ze składnikami o średniej lub dużej masie w funkcji czasu liczonego w milionach lat ziemskich. Krzywe przedstawiają warunki rezonacyjne panujące w układzie podwójnym. Im większa wartość widoczna w krzywej, tym większa szansa na wystąpienie oscylacji wzbudzonych pływowo. Krzywa czerwona odnosi się do składnika głównego (masywniejszego), zaś niebieska do składnika wtórnego (mniej masywnego). Zależnie od początkowych parametrów układu podwójnego (wskazanych po prawej stronie), ilość, rozłożenie w czasie oraz intensywność rezonansów mogą być bardzo różne, co wskazuje na olbrzymie bogactwo zachowań i ścieżek ewolucyjnych masywnych układów podwójnych.

Projekt "Zintegrowany Program Rozwoju Uniwersytetu Wrocławskiego 2018-2022" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej z Europejskiego Funduszu Społecznego

Fundusze Europejskie
Rzeczpospolita Polska
Unia Europejska
NEWSLETTER