Астрофизики обнаружили неожиданные закономерности нагрева и миграции звёзд межзвёздной средой

Группа астрофизиков представила результаты моделирования, которое меняет представления о том, как межзвёздная среда (МЗС) влияет на движение звёзд в галактических дисках. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv и основана на данных симуляций TIGRESS-NCR, учитывающих реалистичную физику МЗС в условиях, подобных Млечному Пути.

Традиционно считалось, что гравитационные возмущения от структур МЗС (например, облаков газа) приводят к радиальному нагреву орбит звёзд по закону ?_R ? t^(1/3). Однако новое моделирование с использованием тестовых частиц, движущихся через переменные во времени структуры TIGRESS, выявило иное поведение. Для изначально холодных орбит нагрев идёт как ?_R ? t^(1/2), а для более тёплых — как ?_R ? t^(1/5).

Кроме того, МЗС оказалась способна обеспечить значительную радиальную миграцию звёзд. По оценкам учёных, она отвечает за не менее 30% миграции, наблюдаемой в окрестностях Солнца, причём это происходит даже без учёта спиральных рукавов. Отношение среднеквадратичного изменения радиального действия к азимутальному составило всего 0,055, что указывает на очень низкий нагрев по сравнению с миграцией.

Вертикальное движение звёзд, как выяснилось, подавляет амплитуду радиального переноса, но не меняет его базовые закономерности. Все полученные результаты объясняются в рамках квазилинейной теории диффузии, если учесть, что доминирующие флуктуации МЗС имеют длину волны около 600 парсек и характерное время корреляции около 70 миллионов лет.

Авторы предоставили простые аппроксимационные формулы для соответствующих коэффициентов диффузии. Вторая часть исследования будет посвящена роли МЗС в вертикальном нагреве галактического диска.