Название:Сильные магнитные поля в экстремальных условиях звезд на поздних стадиях эволюции
Грантодатель:Гранты РНФ
Область знаний:02 - Физика и науки о космосе
Научная дисциплина:02-704 - Физика и эволюция звезд и межзвездной среды
Ключевые слова:Экстремально сильное магнитное поле, сверхплотное вещество, белые карлики, нейтронные звезды, микрофизика, магнитная гидродинамика, моделирование, наблюдения, интерпретация
Тип:исследовательский
Руководитель(и):Яковлев,ДГ
Подразделения:
Код проекта:14-12-00316
Финансирование 2014 г.:
Проект предполагает изучение влияния экстремально сильных магнитных полей на свойства сверхплотного вещества и наблюдательные проявления звезд на конечной стадии эволюции (компактных звезд – белых карликов и нейтронных звезд). Происхождение этих полей (до 1e10 Гс в белых карликах и как минимум до 1e14 Гс в нейтронных звездах) и их влияние на строение и эволюцию звезд – одни из фундаментальных, во многом нерешенных вопросов астрофизики. Поскольку компактные звезды содержат сверхплотное вещество, решение задачи требует особого рассмотрения и имеет самостоятельный интерес для многих разделов физики (например, для физики плазмы, физики конденсированного состояния вещества, ядерной физики). Изучаемая проблема отнюдь не нова, но исследована столь неполно, что требует кардинально новых решений на современном уровне. Это позволит правильно интерпретировать быстро растущий объем новых наблюдательных результатов и получить качественно новую информацию о свойствах вещества в экстремальных условиях, недостижимых на Земле. В рамках проекта предполагается построение современной микрофизики вещества в экстремальных условиях и моделирование наблюдательных проявлений компактных звезд с учетом магнитных полей, а также проведение оригинальных многоволновых наблюдений, использование архивных наблюдений и интерпретация наблюдений с помощью новых теоретических моделей. Исследования будут вестись по четырем основным направлениям: Во-первых, это расчет микрофизики вещества в различных слоях компактных звезд, от атмосферы до центральных слоев, в широких интервалах плотности, давления, температуры, для разных ядерных составов вещества и с учетом сверхтекучести/сверхпроводимости во внутренних слоях нейтронных звезд. Сюда входят исследования термодинамических и кинетических свойств вещества, различных механизмов нейтринного излучения, ядерных превращений, упругих свойств кристаллического вещества. Особое внимание будет уделено модельно зависимым многочастичным эффектам, обусловленным сильными и кулоновскими взаимодействиями частиц. В отсутствие надежной теории, требуются расчеты микрофизики для разных теоретических моделей. Во-вторых, предполагается построение строгой специфической магнитной гидродинамики внутренних слоев нейтронных звезд, которая впервые будет учитывать все необходимые факторы: общую теорию относительности, вращение звезд, сверхтекучесть и сверхпроводимость сверхплотного вещества конечной температуры, возникновение и взаимодействие квантованных магнитных и вращательных вихрей. Это позволит моделировать различные процессы в нейтронных звездах с магнитным полем, опираясь на надежную теоретическую базу. В-третьих, планируется выполнить моделирование многочисленных процессов в компактных звездах с магнитным полем, включая тепловое излучение с поверхности звезды, термомагнитную эволюцию одиночных и аккрецирующих звезд, собственные колебания и другие гидродинамические процессы, взрывное и спокойное ядерное горение, различные неустойчивости, связанные с вращением и/или излучением гравитационных волн. Магнитные поля сильно влияют на многие из перечисленных процессов и значительно усложняют моделирование. В-четвертых, будут проделаны новые наблюдения компактных звезд и их окрестностей в различных спектральных диапазонах (на лучших наземных и орбитальных обсерваториях). Будет выполнена интерпретация этих, а также других имеющихся наблюдений с помощью новых теоретических моделей. Это позволит получить полезную информацию о внутреннем строении и эволюции компактных звезд, о параметрах звезд, в том числе об их магнитных полях. Сравнение наблюдений и теории даст мощный метод исследования физики звезд на конечных стадиях эволюции и позволит отобрать лучшие теоретические модели звездного вещества.