Короткодействующие силы неожиданно ускоряют экстремальную эволюцию тройных систем
Исследователи изучили, как короткодействующие силы (SRF) — релятивистские поправки и приливно-ротационные искажения — влияют на орбитальную эволюцию в иерархических тройных звездных системах. Вопреки устоявшемуся мнению, эти силы не подавляют, а катализируют экстремальные изменения эксцентриситета.
Тройные системы, где два объекта образуют тесную внутреннюю пару, а третий вращается на большом удалении, считаются перспективными «фабриками» экзотических объектов — от сливающихся черных дыр до горячих юпитеров. Ключевую роль здесь играет механизм фон Цайпеля — Лидова — Козаи (ZLK), при котором дальний компаньон периодически «раскачивает» внутреннюю пару, повышая ее эксцентриситет.
Ранее в рамках двойного усреднения (DA) считалось, что SRF подавляют этот рост эксцентриситета за счет релятивистской прецессии. Однако новое исследование демонстрирует, что при отказе от приближения DA короткодействующие силы, наоборот, усиливают эффект. SRF вызывают дискретные неадиабатические скачки так называемых инвариантов адиабатического движения во время эпизодов высокого эксцентриситета.
Эти скачки могут кардинально менять максимальный и минимальный эксцентриситет, а также длину секулярного периода системы. В некоторых случаях SRF оказываются значимыми даже там, где ранее их считали несущественными. Авторы также впервые продемонстрировали, что под действием SRF на квадрупольном уровне эволюционирует и z-компонента углового момента $j_z$.
Как отмечают ученые, полученные результаты означают, что внутренние звездные пары могут исследовать гораздо большую область фазового пространства, чем предсказывают существующие аналитические теории ZLK. В сопутствующей статье они планируют показать, что при учете октупольных поправок эволюция становится еще более драматичной.
Открытие меняет представление о роли короткодействующих сил и может привести к пересмотру моделей формирования компактных двойных систем и экзопланет в тройных звездных конфигурациях.
