Исследователи Астрофизического института им. В. Г. Фесенкова (АФИФ) изучают, как сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) и внешние возмущения влияют на устойчивость орбит в эллиптических галактиках.
Один из наиболее распространенных типов наблюдаемых галактик во Вселенной – эллиптические галактики. Они находятся преимущественно в скоплениях галактик, их массы и светимости сильно варьируются: от карликовых галактик с массой 105 солнечных масс до массивных галактик, включающих в себя порядка 1013 масс Солнца и имеющих сверхмассивную черную дыру (СМЧД) в центре.
Эллиптические галактики – бесстолкновительные системы, что означает, что можно пренебречь обменом энергией и угловым моментом между звездами, за исключением центральных областей, где звездная плотность может быть намного выше. Столь высокое значение подразумевает возможность существования анизотропии скоростей, которая является основным механизмом, приводящим к несферичности галактик этого типа.
Такие галактики с их характерным уплощением могут иметь форму, близкую к сплюснутому, удлиненному или трехосному эллипсоиду, не превышающую определенных критических значений сплюснутости. Их форма и динамическая устойчивость – актуальная проблема в астрофизике.
Динамические уравнения произвольной бесстолкновительной эллипсоидальной системы сложны, аналитически их невозможно решить, поэтому при проведении исследований в этой области прибегают к компьютерному моделированию. Наш проект сфокусирован на изучении динамической устойчивости различных трехосных равновесных конфигураций системы N тел по отношению к внешним возмущениям. Одна из основных целей анализа состоит в моделировании и понимании фактически наблюдаемых особенностей структуры и формы эллиптических галактик.
Также в фокусе внимания исследователей и два других важных явления:
1)процесс аккреции звезд на центральную массивную черную дыру, поскольку он играет важную роль в распределении фазовой плотности звезд и орбитальной структуры в центральной части эллиптической галактики;
2)карликовый тип галактик, который может оказаться обильным источником гравитационных волн.
Считается что такие галактики являются результатом скучивания более мелких структурных единиц. Если черные дыры промежуточной массы, такие как обнаруженные обсерваториями LIGO/Virgo, в них присутствуют, то можно полагать, что они будут в итоге сливаться из-за потери энергии на гравитационное излучение. Эти гравитационные волны детектируемы с помощью современных приборов и могут предоставить нам дополнительную информацию, недоступную в оптическом диапазоне (из-за газа и пыли). В этом смысле, можно рассматривать эти релятивистские события слияний как “томографию” родительской галактики.
Цель проекта:
- выяснить, как СМЧД и внешние возмущения влияют на устойчивость орбит в эллиптических галактиках; исследовать процесс разрушения периодических орбит под действием возмущений, стохастизацию орбит и их роль в поддержании и изменении эллипсоидальной формы; оценить частоту событий излучения гравитационных волн с участием черных дыр промежуточных масс.
Научный проект: AP09259383 Эллиптические галактики: Структура, динамика и источники гравитационных волн
Научный руководитель: Чингис Омаров, Dr., кандидат физико-математических наук, директор Астрофизического института им. В.Г. Фесенкова
