Слияния звёзд омолаживают светила в дисках активных галактических ядер
Международная группа астрофизиков представила результаты трёхмерного гидродинамического моделирования слияний звёзд в экстремальных условиях дисков активных галактических ядер (AGN). Работа опубликована на сервере препринтов arXiv и описывает, как химическое перемешивание при слияниях влияет на дальнейшую эволюцию образовавшегося объекта.
Учёные выполнили серию симуляций, в которых моделировали слияния пар звёзд, доводя каждую до состояния квазигидростатического равновесия на протяжении примерно ста динамических времён. В расчётах учитывались субсеточные модели диффузии для описания турбулентного перемешивания химических элементов. На первом этапе использовалась идеализированная политропная модель, что позволило выделить доминирующие механизмы перемешивания и исследовать зависимость результата от отношения масс, относительной скорости, прицельного параметра и внутренней структуры звёзд.
Затем модель была расширена на случай звёзд, погружённых в диски AGN. Для этого применялись реалистичные уравнения состояния, зависящие от химического состава, а также модели AGN-звёзд, сгенерированные кодом MESA. Такой подход позволил учесть специфику эволюции светил вблизи сверхмассивных чёрных дыр.
Главный результат: слияния как молодых «метаморфических» звёзд, так и богатых водородом аккрецирующих AGN-звёзд способны существенно омолаживать старые метаморфические звёзды. Это происходит за счёт эффективного перемешивания ядра после термической релаксации. Образовавшиеся остатки слияний оказываются обогащёнными азотом: отношение N/O находится в диапазоне 1–3, а N/C превышает 5. Такие значения сопоставимы с содержанием элементов в туманности вокруг сверхновой SN 1987A.
В ходе последующей эволюции остатки слияний могут выйти на главную последовательность, характерную для изолированных метаморфических AGN-звёзд, если достигают равновесия между аккрецией и звёздным ветром. Кроме того, они способны выбрасывать в диск AGN значительное количество химически обогащённого вещества, что влияет на состав межзвёздной среды в галактике.
По словам авторов, работа создаёт физическую основу для связи гидродинамических слияний с долгосрочной эволюцией звёзд в AGN-дисках и их наблюдаемыми химическими сигнатурами. Это открывает новые возможности для интерпретации данных о химическом составе в активных галактиках и понимания механизмов звездообразования в экстремальных условиях.
