Вспышки светимости во взаимодействующих протопланетных системах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объекты типа FU Ориона (фуоры) характеризуются короткими (десятки или сотни лет) эпизодическими вспышками, во время которых светимость растет на порядки величины. Возможной причиной таких вспышек могут являться тесные сближения звезд и протопланетных дисков. Численные расчеты показывают, что для генерации вспышки с характеристиками, близкими к фуорам, требуется достаточно близкий пролет, с периастром от нескольких а.е. до нескольких десятков а.е. Однако звездные объекты в фуорах, представляющих собой двойные системы (включая непосредственно FU Ориона), обычно разнесены на сотни а.е. Простые математические оценки показывают, что с такими параметрами компоненты двойной системы должны двигаться на порядок величины быстрее наблюдаемой дисперсии скоростей в молодых звездных скоплениях. Таким образом, вспышки светимости либо инициируются с некоторой временнóй задержкой, либо для инициации вспышки такие тесные сближения не требуются и всплеск светимости происходит не за счет первичного гравитационного возмущения в протопланетном диске. В работе использовалось численное гидродинамическое моделирование столкновения системы, состоящей из звезды, окруженной протопланетным диском, и бездискового внешнего звездного объекта. Показано, что к вспышкам светимости могут приводить даже пролеты с большим периастром порядка 500 а.е., при этом задержка между прохождением периастра и непосредственно вспышкой может достигать нескольких тысяч лет. Впервые показано посредством численного моделирования, что возмущение центрального диска, вызванное гравитационным воздействием пролетающего внешнего объекта, может запускать каскадный процесс, во время которого сначала развивается тепловая неустойчивость во внутреннем диске, а затем магниторотационная. Вследствие поочередного развития этих неустойчивостей возникает резкий рост темпа аккреции вещества на звезду, также выражающийся в повышении светимости более чем на 2 порядка величины.

Об авторах

А. М. Скляревский

Южный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sklyarevskiy@sfedu.ru
Россия, Ростов-на-Дону

Э. И. Воробьев

Уральский федеральный университет

Email: sklyarevskiy@sfedu.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. M. Audard, P. Árahám, M. M. Dunham, J. D. Green, et al., in Protostars and Planets VI, edited by H. Beuther, R. S. Klessen, C. P. Dullemond, and T. Henning (Tucson: University of Arizona Press, 2014), p. 387, arXiv:1401.3368 [astro-ph.SR].
  2. T. Magakian, T. Movsessian, and H. Andreasyan, Acta Astrophys. Taurica 3 (3), 4 (2022).
  3. S. J. Kenyon, in The Origin of Stars and Planetary Systems, edited by C. J. Lada and N. D. Kylafis, NATO ASI Ser. C 540, 613 (1999), arXiv:astro-ph/9904035.
  4. E. I. Vorobyov and S. Basu, Astrophys. J. 805, id. 115 (2015), arXiv:1503.07888 [astro-ph.SR].
  5. A. Mercer and D. Stamatellos, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 465, 2 (2017), arXiv:1610.08248 [astro-ph.EP].
  6. E. I. Vorobyov, Y. N. Pavlyuchenkov, and P. Trinkl, -Astron. Rep. 58, 522 (2014).
  7. E. I. Vorobyov, V. G. Elbakyan, M. Takami, and H. B. Liu, Astron. and Astrophys. 643, id. A13 (2020), ar-Xiv:2009.01888 [astro-ph.SR].
  8. R. Visser, E. A. Bergin, and J. K. Jørgensen, Astron. and Astrophys. 577, id. A102 (2015), arXiv:1503.04951 [astro-ph.SR].
  9. C. Rab, V. Elbakyan, E. Vorobyov, M. Güdel, et al., A-stron. and Astrophys. 604, id. A15 (2017), arXiv:1705.03946 [astro-ph.SR].
  10. T. Molyarova, V. Akimkin, D. Semenov, P. Árahám, T. Henning, Á. Kóspál, E. Vorobyov, and D. Wiebe, Astrophys. J. 866, id. 46 (2018), arXiv:1809.01925 [astro-ph.EP].
  11. D. S. Wiebe, T. S. Molyarova, V. V. Akimkin, E. I. Vorobyov, and D. A. Semenov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 485, 1843 (2019), arXiv:1902.07475 [astro-ph.EP].
  12. E. I. Vorobyov, I. Baraffe, T. Harries, and G. Chabrier, Astron. and Astrophys. 557, id. A35 (2013), arXiv:1307.2271 [astro-ph.SR].
  13. A. Banzatti, P. Pinilla, L. Ricci, K. M. Pontoppidan, T. Birnstiel, and F. Ciesla, Astrophys. J. Letters 815, id. L15 (2015), arXiv:1511.06762 [astro-ph.EP].
  14. D. Schoonenberg and C. W. Ormel, Astron. and Astrophys. 602, id. A21 (2017), arXiv:1702.02151 [astro-ph.EP].
  15. E. I. Vorobyov, A. M. Skliarevskii, T. Molyarova, V. Akim-kin, et al., Astron. and Astrophys. 658, id. A191 (2022), arXiv:2112.06004 [astro-ph.EP].
  16. E. I. Vorobyov, V. G. Elbakyan, H. B. Liu, and M. Takami, Astron. and Astrophys. 647, id. A44 (2021), arXiv:2101.01596 [astro-ph.SR].
  17. M. S. Connelley and B. Reipurth, Astrophys. J. 861, id. 145 (2018), arXiv:1806.08880 [astro-ph.SR].
  18. P. J. Armitage, M. Livio, and J. E. Pringle, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 324, 705 (2001), arXiv:astro-ph/0101253.
  19. E. I. Vorobyov, S. Khaibrakhmanov, S. Basu, and M. Audard, Astron. and Astrophys. 644, id. A74 (2020), arXiv:2011.00951 [astro-ph.SR].
  20. E. I. Vorobyov and S. Basu, Astrophys. J. 719, 1896 (2010), arXiv:1007.2993 [astro-ph.SR].
  21. M. Küffmeier, S. Frimann, S. S. Jensen, and T. Haugbølle, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 475, 2642 (2018), arXiv:1710.00931 [astro-ph.SR].
  22. C. P. Dullemond, M. Küffmeier, F. Goicovic, M. Fukagawa, V. Oehl, and M. Kramer, Astron. and Astrophys. 628, id. A20 (2019), arXiv:1911.05158 [astro-ph.EP].
  23. T. V. Demidova and V. P. Grinin, Astrophys. J. 953 (1), id. 38 (2023), arXiv:2308.04936 [astro-ph.SR].
  24. S. Nayakshin and G. Lodato, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 426, 70 (2012), arXiv:1110.6316 [astro-ph.EP].
  25. K. R. Bell and D. N. C. Lin, Astrophys. J. 427, 987 (1994), arXiv:astro-ph/9312015.
  26. L. A. Maksimova, Y. N. Pavlyuchenkov, and A. V. Tutukov, Astron. Rep. 64, 815 (2020), arXiv:2009.07750 [astro-ph.SR].
  27. I. Bonnell and P. Bastien, Astrophys. J. Letters 401, L31 (1992).
  28. R. Dong, H. B. Liu, N. Cuello, C. Pinte, et al., Nature Astron. 6, 331 (2022), arXiv:2201.05617 [astro-ph.SR].
  29. T. L. Beck and C. Aspin, Astron. J. 143 (3), id. 55 (2012).
  30. S. Pérez, A. Hales, H. B. Liu, Z. Zhu, et al., Astrophys. J. 889, id. 59 (2020), arXiv:1911.11282 [astro-ph.EP].
  31. E. M. A. Borchert, D. J. Price, C. Pinte, and N. Cuello, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 510, L37 (2022), arXiv:2111.12723 [astro-ph.GA].
  32. N. Cuello, F. Ménard, and D. J. Price, European Phys. J. Plus 138, 11 (2023), arXiv:2207.09752 [astro-ph.EP].
  33. H. B. Liu, E. I. Vorobyov, R. Dong, M. M. Dunham, et al., Astron. and Astrophys. 602, id. A19 (2017), arXiv:1701.06531 [astro-ph.SR].
  34. E. I. Vorobyov, V. Akimkin, O. Stoyanovskaya, Y. Pavlyuchenkov, and H. B. Liu, Astron. and Astrophys. 614, id. A98 (2018), arXiv:1801.06898 [astro-ph.EP].
  35. O. P. Stoyanovskaya, F. A. Okladnikov, E. I. Vorobyov, Y. N. Pavlyuchenkov, and V. V. Akimkin, Astron. Rep. 64, 107 (2020), arXiv:2102.09155 [astro-ph.EP].
  36. T. Molyarova, E. I. Vorobyov, V. Akimkin, A. Skliarevskii, D. Wiebe, and M. Güdel, Astrophys. J. 910, id. 153 (2021), arXiv:2103.06045 [astro-ph.EP].
  37. C. B. Henderson, Amer. Inst. Aeronautics and Astronautics J. 14, 707 (1976).
  38. N. I. Shakura and R. A. Sunyaev, Astron. and Astrophys. 24, 337 (1973).
  39. J. S. Dohnanyi, J. Geophys. Res. 74, 2531 (1969).
  40. C. F. Gammie, Astrophys. J. 457, 355 (1996).
  41. J. Bae, L. Hartmann, Z. Zhu, and R. P. Nelson, Astrophys. J. 795, id. 61 (2014), arXiv:1409.3891 [astro-ph.SR].
  42. K. Kadam, E. Vorobyov, Z. Regály, Á. Kóspál, and P. Ab-rahám, Astrophys. J. 882, id. 96 (2019), arXiv:1908.02515 [astro-ph.SR].
  43. E. I. Vorobyov, M. E. Steinrueck, V. Elbakyan, and M. Guedel, Astron. and Astrophys. 608, id. A107 (2017), arXiv:1708.07166 [astro-ph.SR].
  44. E. M. A. Borchert, D. J. Price, C. Pinte, and N. Cuello, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 517, 4436 (2022), arXiv:2210.01143 [astro-ph.SR].
  45. Z. Regály and E. Vorobyov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 471, 2204 (2017), arXiv:1709.08334 [astro-ph.SR].
  46. K. Kadam, E. Vorobyov, Z. Regály, Á. Kóspál, and P. Ab-rahám, Astrophys. J. 895, id. 41 (2020), arXiv:2005.03578 [astro-ph.SR].
  47. E. I. Vorobyov, V. G. Elbakyan, A. Johansen, M. Lambrechts, A. M. Skliarevskii, and O. P. Stoyanovskaya, A-stron. and Astrophys. 670, id. A81 (2023), arXiv:2212.01023 [astro-ph.EP].
  48. A. Labdon, S. Kraus, C. L. Davies, A. Kreplin, et al., A-stron. and Astrophys. 646, id. A102 (2021), arXiv:2011.07865 [astro-ph.SR].
  49. F. Lykou, P. Ábrahám, L. Chen, J. Varga, et al., Astron. and Astrophys. 663, id. A86 (2022), arXiv:2205.10173 [astro-ph.SR].
  50. L. Hartmann, Accretion Processes in Star Formation (Cambridge, UK; New York: Cambridge University Press, 1998).
  51. A. M. Skliarevskii, Y. N. Pavlyuchenkov, and E. I. Vorobyov, Astron. Rep. 65, 170 (2021), arXiv:2104.10787 [astro-ph.EP].
  52. E. Kawazoe and S. Mineshige, Publ. Astron. Soc. Japan 45, 715 (1993).
  53. P. D’Alessio, Ph.D. thesis, UNAM’s Institute of Astronomy (1996).
  54. R. Dong, E. Vorobyov, Y. Pavlyuchenkov, E. Chiang, and H. B. Liu, Astrophys. J. 823, id. 141 (2016), arXiv:1603.01618 [astro-ph.SR].
  55. K. Zhang, G. A. Blake, and E. A. Bergin, Astrophys. J. Letters 806, id. L7 (2015), arXiv:1505.00882 [astro-ph.EP].
  56. P. Pinilla, A. Pohl, S. M. Stammler, and T. Birnstiel, A-strophys. J. 845, id. 68 (2017), arXiv:1707.02321 [astro-ph.EP].
  57. G. Picogna and W. Kley, Astron. and Astrophys. 584, id. A110 (2015), arXiv:1510.01498 [astro-ph.EP].
  58. R. Dong, Z. Zhu, and B. Whitney, Astrophys. J. 809, id. 93 (2015), arXiv:1411.6063 [astro-ph.EP].
  59. N. Dzyurkevich, M. Flock, N. J. Turner, H. Klahr, and T. Henning, Astron. and Astrophys. 515, id. A70 (2010), arXiv:1002.2521 [astro-ph.SR].
  60. M. Flock, J. P. Ruge, N. Dzyurkevich, T. Henning, H. Klahr, and S. Wolf, Astron. and Astrophys. 574, id. A68 (2015), arXiv:1411.2736 [astro-ph.EP].
  61. K. Kadam, E. Vorobyov, and S. Basu, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 516, 4448 (2022), arXiv:2208.12105 [astro-ph.EP].
  62. D. Forgan and K. Rice, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 402, 1349 (2010), arXiv:0911.0531 [astro-ph.SR].
  63. C. J. Clarke and J. E. Pringle, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 249, 584 (1991).
  64. G. Bourdarot, J.-P. Berger, G. Lesur, K. Perraut, et al., arXiv:2304.13414 [astro-ph.SR] (2023).
  65. K. Kadam, E. Vorobyov, and Á. Kóspál, Astrophys. J. 909, id. 31 (2021), arXiv:2101.05764 [astro-ph.SR].

© А.М. Скляревский, Э.И. Воробьев, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».