Группа исследователей под руководством профессора Цзяо Чэнляна из обсерваторий Юньнань Китайской академии наук разработала самосогласованную модель, которая устраняет теоретические пробелы в изучении сферической аккреции с учётом самогравитации. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
Аккреция — фундаментальный астрофизический процесс, при котором материя притягивается к центральному небесному объекту (например, чёрной дыре или звезде). Этот процесс лежит в основе нашего понимания явлений, начиная со звездообразования и заканчивая ростом чёрных дыр.
Классическая модель Бонди, разработанная в 1950-х годах и до сих пор широко используемая, не учитывает критический фактор: самогравитацию аккрецируемого газа. Исследователи отмечают, что этот пропуск может существенно изменить структуру потоков и скорость аккреции в астрофизических средах с высокой плотностью, ограничивая точность модели в ключевых сценариях.
Для решения этой задачи команда разработала комплексную математическую модель:
* трёхточечную краевую задачу, адаптированную к сферически симметричной аккреции, которая полностью учитывает самогравитацию аккрецируемого газа;
* метод релаксации — численный метод, идеально подходящий для уточнения решений нелинейных систем;
* упрощённые аналитические формулы, позволяющие астрономам быстро оценить влияние самогравитации без интенсивных вычислений.
В основе новой модели лежит безразмерный параметр, обозначенный как $\beta$, который количественно оценивает эффекты самогравитации на основе четырёх измеримых свойств окружающей среды: плотности, скорости звука, внешнего радиуса и адиабатического индекса (мера того, как газ реагирует на изменения температуры и давления).
Основные выводы исследования:
* Определён верхний предел для $\beta$: превышение этого порога делает устойчивую аккрецию невозможной — результат, который тесно согласуется с классической теорией гравитационной неустойчивости, включая известный порог Боннора-Эберта (который определяет, когда газовое облако коллапсирует под собственным весом).
Для проверки практической применимости модели исследователи применили её к двум знаковым астрофизическим сценариям.
Это исследование предлагает новую основу для изучения аккреции в космических масштабах — от звездообразования до эволюции самых ранних чёрных дыр.
Предоставлено Китайской академией наук.