Исследование газодинамики переноса вещества во взаимодействующих двойных системах тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени П.К. ШТЕРНБЕРГА

Р Г Б ОД

- я

БИСИКАЛО Дмитрий Валерьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИКИ ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВА

ВО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ДВОЙНЫХ СИСТЕМАХ

Специальность 01.03.02 астрофизика, радиоастрономия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

На правах рукописи УДК 524.38

Москва — 1998

Работа выполнена в Институте астрономии Российской Академии наук

Научный консультант:

академик РАН, доктор физико-математических наук А.А.Боярчук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор А.В.Тутуков

доктор физико-математических наук,

профессор Г.С.Бисноватый-Коган

доктор физико-математических наук Н.И.Шакура

Ведущая организация:

Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН

Защита состоится "18" июня 1998 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, шифр Д 053.05.51. Адрес: 119899, Москва, Университетский проспект, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного астрономического института им. П.К.Штернберга МГУ (Москва, Университетский проспект, 13)

Автореферат разослан "18" мая 1998 года.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук

Л .Н. Бондаренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Большинство звезд, доступных детальному исследованию, обнаруживают присутствие гравитационно связанных спутников, что, в свою очередь, позволяет говорить о том, что значительная часть всех звезд является двойными. Точное количество двойных звезд во Вселенной неизвестно, однако по некоторым оценкам их доля в общем числе звезд являются преобладающей и может превышать 80% [1]. Уже только этого факта было бы достаточно для самого тщательного исследования этих звезд, однако многие двойные системы обладают еще одним уникальным свойством - их компоненты в ходе эволюции обмениваются веществом. Значение этого эффекта чрезвычайно велико как при рассмотрении эволюционного статуса звезды, так и при интерпретации наблюдательных данных. Уже простейший анализ [1], основанный на оценке общей энергетики одиночной звезды, показывает, что для объяснения наблюдательных данных в коротковолновых диапазонах необходимо включение дополнительных источников энергии. Более детальное рассмотрение [2, 3] свидетельствует, что большинство таких наблюдательных проявлений связано не с одиночными звездами, а обусловлено процессами в двойных системах (обмен веществом, процессы аккреции, аккреционные диски, etc.).

Начиная с пионерских работ [3-5], посвященных изучению двойных звезд, в большинстве последующих исследований, основное внимание уделялось рассмотрению влияния массообмена на эволюцию системы (см., напр., обзоры [6-8]). В этих работах было установлено, что эволюция взаимодействующих двойных систем (ВДС) определяется несколькими основными процессами, а именно: истечением вещества из первичного компонента, аккрецией вещества на вторичный компонент, образованием общих оболочек, а также потерей системой вещества и углового момента. Как правило, исследования эволюции двойных систем опираются на усредненные во времени макрохарактеристики про-

цессов массообмена и не рассматривают детали картины течения вещества в системе [1]. В то же время, теоретические исследования, а также обширный ряд наблюдений, свидетельствуют о наличии сложной динамической структуры течения вещества в ВДС (см., напр., [9-13]). Поскольку регистрируемые наблюдательные проявления отражают текущий статус системы, то для их интерпретации необходимо рассмотрение именно структуры течения. Кроме того, исследование газодинамики перетекания вещества позволяет уточнить общие характеристики массопереноса, и, следовательно, также необходимо и при рассмотрении эволюции системы.

. Цель работы.

Целью работы является проведение исследования переноса вещества во взаимодействующих двойных системах разных типов.

Для исследования картины течения, а также для более детального анализа физических процессов в ВДС, необходимо привлечение методов математического моделирования. В общем случае, в диапазоне характерных для двойных систем параметров, течение многокомпонентного химически и радиационно активного газа должно описываться на микроскопическом уровне при помощи методов неравновесной физико-химической кинетики. С математической точки зрения использование при описании течения вещества системы кинетических уравнений больцмановского типа с источниками чрезвычайно сложно, поскольку в структуру этой системы входят нелинейные интегро-дифференциальные уравнения высокой кратности, что сильно затрудняет возможности аналитического или численного подходов к решению краевых задач для систем такого рода. При исследовании динамической структуры течения вещества в двойных звездных системах возможно существенное упрощение математической модели, поскольку кинетические масштабы изменения состояния рассматриваемого газа (длина свободного пробега), как правило, много меньше характерных масштабов течения (линейные масштабы градиентов), и, соот-

ветственно, из-за высоких релаксационных свойств среды газ можно рассматривать в приближении локального равновесия по поступательным степеням свободы. Использование данного обстоятельства позволяет свести исходные уравнения к системе моментных уравнений, и, соответственно, рассматривать течение вещества в газодинамическом приближении. Газодинамический подход позволяет рассмотреть характерные макроскопические особенности течения вещества в двойных системах.

Численное моделирование структуры течения вещества в работе проводилось в рамках двумерных и трехмерных газодинамических моделей. В работе преследовались следующие основные цели:

• Исследование газодинамики обмена веществом в двойных звездах с компонентами, не заполняющими полость Роша. Рассмотрение структуры течения в симбиотических звездах, где обмен веществом определяется наличием слабого звездного ветра (бриза).

• Исследование структуры аккреционного диска в симбиотических звездах. Рассмотрение процесса формирования в диске спиральных ударных волн, и оценка степени их влияния на процессы аккреции.

• Исследование морфологии течения в полуразделенных двойных системах. Рассмотрение влияния разреженного межкомпонентного газа системы на структуру газовых потоков.

• Исследование области взаимодействия струи вытекающего из окрестности внутренней точки Лагранжа вещества с аккреционным диском.

• Исследование влияние межкомпонентного газа системы на параметры массообмена в полуразделенных системах.

Научная новизна.

В работе впервые:

1. В рамках двумерной газодинамической модели исследована картина течения вещества в симбиотических звездах.

2. Рассмотрена структура аккреционного диска в симбиотических звездах. Исследован процесс формирования в диске спиральных ударных волн и проведена оценка степени их влияния на процессы аккреции.

3. Рассмотрены наблюдательные проявления аккреционного диска в симбиотических звездах.

4. Исследована морфология течения в полуразделенных двойных системах. В рамках трехмерной численной модели установлено, что разреженный межкомпонентный газ системы существенно влияет на структуру газовых потоков в системе.

5. Для полуразделенных двойных систем предложена модель течения вещества без "горячего пятна". Сравнения синтезированных кривых блеска с наблюдаемыми подтвердило адекватность модели.

6. Исследовано влияние межкомпонентного газа системы на параметры массообмена в полуразделенных системах.

7. Рассмотрено влияние параметров задачи на картину течения в полуразделенных двойных системах.

Практическая и научная значимость.

Научная и практическая значимость результатов исследований определяется тем, что все основные результаты опубликованы в авторитетных научных журналах и используются в научных и прикладных работах как в нашей стране, так и за рубежом. Имеется множество ссылок на работы автора, многие из которых получили широкую известность, независимое подтверждение и международное признание.

Проведенные исследования морфологии течения и структуры аккреционного диска в симбиотических звездах получили заметный отклик.

Результаты исследования картины течения в полуразделенных двойных системах и предложенная модель течения без "горячего пятна" широко используются при интерпретации наблюдательных данных.

Апробация результатов.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на семинарах Института астрономии РАН, Института прикладной математики им. М.В.Келдыша, Института теоретической и экспериментальной физики РАН, Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ, Института космических исследований Каталоньи (г. Барселона, Испания), Института физики (г. Палермо, Италия), Центра национальных исследований (г. Палермо, Италия), Института астрофизики Льежского университета (г. Льеж, Бельгия). Результаты работы также докладывались на следующих российских и международных конференциях: "IAU Symposium No. 165 - Compact stars in binaries" (The Hague, The Netherlands, 1994); "Космион-95" (г. Москва, 1995) "Physical processes in symbiotic binaries and related systems" (Koninki, Poland, 1996); "Космион-96" (г. Москва, 1996); "Современные проблемы фундаментальной и прикладной физики и математики" (г. Долгопрудный, 1996), "Современные проблемы астрофизики" (г. Москва, 1996); "Jenam-97" (Thessaloniki, Greece, 1997).

Публикации.

Основные результаты работы опубликованы в двух монографиях и двадцати трех статьях, список которых приведен в конце автореферата. В ряде совместных работах роль автора является ведущей, в остальных работах участие соавторов в постановке задачи, проведении расчетов и анализе результатов равное. В список положений, выносимых на защиту, включены лишь те результаты и выводы, в которых вклад автора диссертации в проведенные исследования был основным, или, по крайней мере, равным вкладу других соавторов.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем диссертации 197 стр., включая 55 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 177 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Математическая модель

В первой главе диссертации приводится общее описание используемой математической модели. Представлены уравнения континуальной газодинамики, описывающие течение газа в двойных системах.

Принципиальным вопросом при численной реализации газодинамических моделей является выбор метода и схемы решения соответствующей системы уравнений. Приводится обоснование выбора TVD (Total Variation Diminishing) схемы повышенного порядка аппроксимации для рассмотрения картины течения в двойных системах. Эти схемы получаются аппроксимацией исходной системы уравнений газовой динамики в дивергентной форме (соответствующей законам сохранения), что позволяет получать корректные значения на скачках в случае разрывных решений. Использование характеристических свойств исходной гиперболической системы уравнений газовой динамики позволяет уменьшить численную вязкость для схемы заданного порядка аппроксимации. Повышение порядка аппроксимации схемы и введение специальных ограничителей, сохраняющих свойство монотонности схемы (что соответствует отсутствию нефизических колебаний приближенного решения в областях около разрывов) [14, 15], позволяет адекватно

отражать структуру течения, включающую ударные волны и тангенциальные разрывы, не приводя к искусственным осцилляциям и размыванию особенностей течения. Рассматривается метод построения используемой в работе разностной ТУБ схемы Роу, которая принадлежит к классу эйлеровых разностных схем сквозного счета годуновского типа и удовлетворяет свойству монотонности, то есть не допускает ос-цилляций нефизического характера.

Глава 2. Структура течения вещества в двойных системах с компонентами, не заполняющими полость Роша

В первом параграфе приводится подробное описание используемой в работе двумерной газодинамической модели для двойных систем со звездным ветром.

Во втором параграфе представлены результаты двумерных расчетов для симбиотических звезд - систем со слабым звездным ветром (бризом). Показано, что в случае характерных для симбиотических звезд малых значений скорости ветра (не превышающих скоростей орбитального движения компонент системы) структура течения характеризуется рядом особенностей: 1) наряду с потоком вещества, связанным с истечением через окрестность внутренней точки Лагранжа, в системе существует значительный поток, обусловленный орбитальным движением аккретора в газе звездного ветра; 2) взаимодействие этих потоков между собой, а также с веществом, вовлеченным в движение вокруг аккретора, приводит к формированию вместо конической волны двух отошедших ударных волн, одна из которых расположена на пути орбитального движения аккретора, а другая в области между компонентами системы; 3) движение вещества вблизи аккретора имеет ярко выраженный спиралеобразный характер, причем в непосредственной близости от аккретора формируется устойчивый аккреционный диск.

Для исследования вопроса о влиянии параметров газа звездного ветра на формирование и структуру течения в симбиотических звездах

были проведены расчеты для пяти вариантов граничных условий. Кроме того исследовалось влияние процессов радиативного нагрева и охлаждения газа на полученные решения. Анализ представленных в диссертации результатов расчетов показывает, что выявленные особенности картины течения являются типичными для симбиотических звезд.

В третьем параграфе в рамках неадиабатической двумерной газодинамической модели рассмотрена структура течения вещества в двойных системах с различными скоростными режимами звездного ветра. В качестве параметра, определяющего скоростной режим звездного ветра, использовалось отношение скорости ветра к орбитальной скорости аккретора ИЛ Анализ представленных результатов показывает, что при больших скоростях ветра (1У > 1) наблюдается формирование конической ударной волны, обусловленной прямым потоком вещества от звезды-донора. Увеличение граничной скорости ветра приводит к уменьшению раствора конуса и смещению его оси к линии, соединяющей центры звезд. По результатам расчетов оценено изменения темпа аккреции в зависимости от принятой величины скорости ветра. Показано, что, ка,к и следовало ожидать из решения задачи об аккреции из 1 плоскопараллельного потока, увеличение скорости ветра приводит к существенному уменьшению скорости аккреции.

Представлены синтетические профили эмиссионной линии Нр, рассчитанные для различных режимов звездного ветра. Установлено, что выявленные изменения картины течения в зависимости от скорости звездного ветра существенным образом влияют на формы профилей образующихся эмиссионных линий.

Глава 3. Процессы аккреции в двойных системах с компонентами, не заполняющими полость Роша

В первом параграфе приводится обзор результатов аналитических и численных моделей аккреции из газа звездного ветра. Отмечено, что общепринятые модели не описывают процессов аккреции в двойных

системах со слабым звездным ветром (бризом), где аккреция вещества идет из образующегося диска.

Во втором параграфе детально рассматривается процесс формирования аккреционного диска в системах со слабым ветром (бризом). Исследование структуры течения вблизи аккретора проводилось с использованием двумерной численной модели с хорошим пространственным разрешением (150 х 150 узлов сетки в области диска). Для этого из стационарного решения, полученного на более грубой сетке в полной области течения, вырезалось кольцо вблизи компактного объекта. В дальнейшем все расчеты проводились лишь в этой малой зоне течения, причем в качестве начальных условий, а также граничных условий на внешней границе кольца использовалось решение, полученное в полной области. Расчеты, выполненные для симбиотических звезд, позволили определить характерные размеры и форму образовавшегося аккреционного диска. Во всех вариантах расчетов диск представлял собой образование квазиэллиптической формы с линейными размерами ~ 0.03 от расстояния между компонентами системы. Анализ результатов выявил, что взаимодействие набегающего газа с диском приводит к появлению областей гидродинамических возмущений наружного края диска.

В третьем параграфе исследуются спиральные ударные волны, образующиеся в аккреционных дисках симбиотических звезд. Показано, что в рассматриваемом аккреционном диске развивается сложная структура спиральных ударных волн, включающая в себя как "отстающие", так и "лидирующие" спирали. Обсуждаются возможные механизмы генерации формирующихся спиральных ударных волн. Полученные в расчетах количественные значения для сил, определяющих течение газа в окрестности аккрецирующей звезды, позволили оценить влияние второго компонента системы на диск, и, следовательно, рассмотреть вопрос о гравитационном механизме генерации спиральных ударных волн. Анализ результатов показал, что гравитационное воздействие звезды-донора в симбиотических звездах мало по сравнению

с газодинамическими возмущениями, Данное обстоятельство, а также результаты приведенного в работе линейного анализа, позволяют говорить о сугубо газодинамическом механизме генерации спиральных ударных волн в рассматриваемом аккреционном диске. В этом параграфе также рассматривается вызванное наличием спиральных ударных волн перераспределение углового момента в аккреционном диске, приводящее к увеличению скорости аккреции.

В четвертом параграфе обсуждаются наблюдательные проявления аккреционного диска в симбиотических звездах. Анализ рассчитанных эмиссионных профилей бальмеровской линии водорода Нр позволяет сделать следующие выводы: 1) ядро линии в основном формируется в межкомпонентной оболочке системы и характеризуется уширением, соответствующим средней скорости расширения газа 30 км/с) в симбиотических звездах; 2) крылья линии формируются в области вблизи аккретора и их уширение определяется высокими скоростями газа в аккрецирующемся веществе и диске; 3) наличие потока покидающего систему вещества проявляется в формировании на профиле линии участка равной интенсивности.

Глава 4. Газодинамика массопереноса в полуразделенных двойных системах- Результаты трехмерного численного моделирования

В этой главе представлены результаты трехмерного численного исследования картины течения в полуразделенных двойных системах. Используемый в работе Т\Ш метод решения системы газодинамических уравнений позволяет рассматривать течения, характеризующиеся наличием значительных градиентов плотности. Данное обстоятельство, а также тот факт, что впервые трехмерные расчеты проводились на больших временных интервалах, позволили исследовать влияние образующейся межкомпонентной оболочки на морфологию газовых потоков в системе и рассмотреть основные особенности картины течения в

установившемся (стационарном) режиме.

В первом параграфе приводится детальное описание трехмерной газодинамической модели, используемой для проведения расчетов структуры течения в полуразделенных системах. Представлены параметры рассматриваемых в работе звезд: катаклизмической двойной Z Cha и маломассивной рентгеновской двойной Х1822-371. Для корректного описания структуры течения вещества в выбранной двойной системе необходимо учесть влияние радиационных процессов на динамику газа. Включение неадиабатических процессов в модель существенно увеличивает время расчета, поэтому, исходя из имеющихся в нашем распоряжении вычислительных ресурсов, а также из необходимости проведения расчетов на длительных интервалах времени для получения установившегося режима течения, мы ограничились рассмотрением в модели, идеального газа с показателем адиабаты 7. Для приближенного учета радиационных потерь в представленных расчетах показатель адиабаты принимался близким к единице, а именно у = 1.01, что соответствует случаю, близкому к изотермическому.

Приводится подробное описание используемой численной модели. Расчетная область представляла собой параллелепипед (-Л..2А) х (—Л..Л) х (0..Л), где А - расстояние между компонентами системы. В силу симметрии задачи относительно экваториальной плоскости расчеты проводились только в верхнем полупространстве. Для численных расчетов использовалась неравномерная (сгущающаяся в зоне аккрето-ра) разностная сетка из 78 х 69 X 35 узлов для системы Х1822-371 и из 84 X 65 X 33 узлов для системы Z Cha.

Во втором параграфе исследуется процесс формирования аккреционного диска в системе и рассматривается взаимодействие струи вещества, вытекающего из внутренней точки Лагранжа, с диском. Результаты трехмерных расчетов, проведенные для маломассивной рентгеновской двойной Х1822-371, показали, что в системе формируется квазиэллиптический диск с размерами 0.31 х 0.27 А. Толщина диска увеличивается по мере удаления от аккретора и меняется в интервале от

~ 0.9 до ~ 5.2 радиусов аккретора. Аналогичные оценки параметров квази-эллиптического диска для системы Z Cha дают следующие значения: линейные размеры - 0.32 х 0.28 А\ толщина диска меняется в интервале от ~ 0.7 до ~ 4.5 радиусов аккретора.

Анализ изменения параметров газа в системе показывает, что во всей области диска течение является гладким. Отсутствие разрывов свидетельствует о безударном взаимодействии струи вещества с веществом диска, что, в свою очередь означает отсутствие "горячего пятна" на краю диска. Объяснение безударной морфологии системы струя-диск может быть получено из рассмотрения представленной в диссертации картины течения вещества. Струя, отклоняясь под действием газа межкомпонентной оболочки, подходит к диску по касательной и не вызывает ударного возмущения края диска. В то же время из анализа результатов следует, что взаимодействие струи с межкомпонентной оболочкой приводит к формированию протяженной ударной волны, расположенной вдоль края струи, обращенного навстречу орбитальному движению. Приведенные в работе оценки показывают, что скорости энерговыделения в ударной волне и в гипотетическом "горячем пятне" приблизительно равны. Данное обстоятельство, а также тот факт, что в силу изменения интенсивности ударной волны вдоль струи основное энерговыделение в волне происходит в достаточно ограниченной области, является чрезвычайно существенным при интерпретации наблюдательных данных, поскольку компактность области энерговыделения позволяет объяснять фазовые зависимости особенностей кривых блеска практически так же как это делалось ранее в предположении существования "горячего пятна", однако в рамках принципиально иной модели течения вещества в системе.

В третьем параграфе исследуется адекватность модели течения без "горячего пятна" путем сравнения синтезированных кривых блеска с наблюдаемыми. Для построения теоретических кривых блеска использовалась предложенная Т.С. Хрузиной и A.M. Черепащуком фотометрическая модель с областью энерговыделения, расположенной вне дис-

ка [16, 17]. Полученные результаты показали, что модель течения без "горячего пятна" достаточно хорошо объясняет наблюдаемые кривые блеска. Более того, использование модели течения без "горячего пятна" для интерпретации кривых блеска в тех системах, где применение стандартных моделей с "пятном" оказалось неудачным, также привело к достаточно хорошему соответствию синтетических и наблюдаемых кривых блеска.

Глава 5. Структура течения вещества в окрестности внут-I»иней точки Лагранжа

В первом параграфе приведен обзор результатов стандартных моделей. Представлены общепринятые выражения для определения потока Ьещества в систему.

Во втором параграфе исследуется воздействие межкомпонентного газа двойной системы на морфологию течения вблизи звезды-донора. По результатам расчетов, проведенных для маломассивной рентгеновской двойной Х1822-371 и катаклизмической двойной системы Z Cha, показано, что значительная доля газа межкомпонентной оболочки системы в ходе своего движения подходит к поверхности истекающей звезды и аккрецируется ею, препятствуя формированию течения вдоль поверхности звезды. Часть вещества оболочки подходит к звезде-донору и, срывая газ с ее поверхности, оказывается вовлеченным в формирование струи вблизи L\.

В третьем параграфе исследуется эффект срыва атмосферы звезды-донора межкомпонентным газом и увеличение скорости массобмена в полуразделенных двойных системах. Показано, что учет влияния формирующейся межкомпонентной оболочки приводит к кардинальному изменению параметров массообмена в системе. Рассчитанный суммарный поток массы в систему существенно (на порядок величины) увеличивается по сравнению с оценками стандартных моделей, полученными при тех же значениях параметров газа на поверхности истекающей

звезды.

Глава 6. Влияние параметров задачи на морфологию течения полуразделенных двойных системах

Выделены основные параметры задачи, и последовательно рассмотрено влияние каждого из них на структуру течения вещества. Приведенный в работе анализ результатов восьми трехмерных газодинамических расчетов позволяет разделить все параметры задачи по степени их влияния на картину течения вещества в полуразделенных двойных системах. Наибольшее воздействие на решение оказывает изменение показателя адиабаты 7. Влияние остальных параметров мало и приводит лишь к незначительным количественным изменениям решения, не меняя качественной картины течения. Качественное подобие решений, полученных для разумных значений параметров задачи, позволяет говорить об универсальности рассматриваемой модели течения в полуразделенных двойных системах.

В Заключении сформулированы новые результаты, представленные в диссертации, и намечены направления дальнейших исследований. Приводится список статей, в которых опубликованы основные результаты. Показан вклад автора в проведенные исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

На защиту выносятся следующие основные положения:

1) Исследована газодинамика обмена веществом в двойных звездах с компонентами, не заполняющими полость Роша.

Показано, что для случая слабого звездного ветра (бриза) картина течения характеризуется наличием сложной структуры из ударных волн и тангенциальных разрывов. В системах подобного типа (напр., в симбиотических звездах) наряду с прямым потоком вещества от

звезды-донора существенную роль начинает играть поток, обусловленный орбитальным движением звезды-аккретора в газе звездного ветра. Характерными особенностями рассчитанной структуры при малых скоростях ветра (меньших или сравнимых с орбитальной скоростью ак-кретора) следует, в частности, считать: а) наличие двух отошедших ударных волн, расположенных перед аккретором на пути орбитального движения и между компонентами системы, вместо конической ударной волны; б) формирование устойчивого аккреционного диска.

2) Исследована структура аккреционного диска в симбиотических звездах.

Показано, что гидродинамическое возмущение наружного края диска потоком аккрецируемого газа приводит к возникновению в диске сложной структуры спиральных ударных волн, оказывающих существенное влияние на процессы аккреции.

3) В рамках трехмерной численной модели исследована морфология течения в полуразделенных двойных системах.

Установлено, что самосогласованное решение задачи приводит к отсутствию ударного взаимодействия истекающей из внутренней точки Лагранжа струи вещества с образующимся аккреционным диском ("горячего пятна").

4) Предложена модель течения без "горячего пятна".

По результатам трехмерных расчетов установлено, что взаимодействие межкомпонентного газа системы со струей приводит к образованию протяженной ударной волны переменной интенсивности, расположенной вдоль края струи. Данная волна использовалась для объяснения наблюдаемой области повышенного энерговыделения вместо гипотетического "горячего пятна". Адекватность модели подтверждена сравнением синтетических кривых блеска с наблюдаемыми.

5) Исследовано влияние межкомпонентного газа системы на параметры массообмена в полуразделенных системах.

Установлено, что эффект срыва атмосферы звезды-донора меняет картину течения в окрестности внутренней точки Лагранжа и приводит к существенному (на порядок величины) увеличению суммарного потока массы в систему по сравнению с оценками стандартных моделей.

В заключение автор выражает глубокую признательность научному консультанту работы академику РАН A.A. Боярчуку за постоянную поддержку и внимание к работе, членам-корреспондентам РАН М.Я. Марову, A.M. Черепащуку, Ю.П. Попову, A.M. Фридману, д.ф.-м.н. В.М. Чечеткину, д.ф.-м.н. В.И. Шематовичу, д.ф.-м.н. A.B. Тутукову, к.ф.-м.н. O.A. Кузнецову, к.ф.-м.н. Т.С. Хрузиной за плодотворные обсуждения результатов и ценные рекомендации в процессе работы.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные результаты работы опубликованы в двух монографиях:

1. Маров М.Я., Шематович В.И., Бисикало Д.В. Кинетическое моделирование разреженного газа в задачах аэрономии. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 1990.

2. Marov M.Ya., Shematovich V.l., Bisikalo D.V., Gérard J.-C. Nonequilibrium processes in the planetary and cometary atmospheres: Theory and applications. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston-London, 1997.

и в следующих статьях:

1. Бисикало Д.В. О применимости приближения Соболева к расчету профилей и интегральных интенсивностей эмиссионных линий в оптически толстых медленно расширяющихся средах. Научн. Ин-форм. Астрон. Совета, 1987, Вып. 63, с. 152-160.

2. Бисикало Д.В., Стрельницкий B.C. Ледяное гало кометы и температура внутренней комы. Письма в Астрон. ж., 1985, т. 11, с. 475-480.

3. Бисикало Д.В., Боярчук А.А., Кузнецов О.А., Попов Ю.П., Че-четкин В.М. Влияние граничных параметров звездного ветра на структуру течения вещества в двойных системах с компонентами, не заполняющими полость Роша. Астрон. журн., 1994, т. 71, с. 560-571.

4. Shematovich, V.I., Bisikalo, D.V., and Gérard, J.-C. J. A kinetic model of the formation of the hot oxygen geocorona. I. Quiet geomagnetic conditions. Geophys. Res., 1994, v. 99, p. 23217-23228.

5. Бисикало Д.В., Боярчук A.A., Кузнецов О.А., Попов Ю.П., Чечет-кин В.М. Структура аккреционного диска в в двойных системах с компонентами, не заполняющими полость Роша. Астрон. журн.,

1995, т. 72, с. 190-202.

6. Bisikalo, D.V., Shematovich, V.I., and Gérard, J.С. Kinetic model of the formation of the hot oxygen geocorona. II. Influence of 0+ ion precipitation. J. Geophys. Res., 1995, v. 100, p. 3715-3720.

7. Бисикало Д.В., Боярчук A.A., Кузнецов O.A., Попов Ю.П., Че-четкин В.М. Структура аккреционного диска в симбиотических звездах. Изотермический случай. Астрон. журн., 1995, т. 72, с. 367-373.

8. Bisikalo, D.V., Boyarchuk, А.А., Chechetkin, V.M., Kuznetzov, О.A. The observation evidences of gas flow features in Symbiotic stars. Препринт N 78 Института прикладной математики РАН им. М.В. Келдыша, 1995, 23 стр.

9. Bisikalo, D.V., Boyarchuk, A.A., Chechetkin, V.M., Kuznetzov,. О.А. Mass transfer in binary systems by stellar wind. Препринт N 84 Института прикладной математики РАН им. М.В. Келдыша, 1995, 18 стр.

10. Marov M.Ya., Shematovich V.I., Bisikalo D.V. Non-equilibrium aero-nomic processes. A kinetic approach to the mathematical models Space Sci. Rev., 1996, v. 76, No. 1-2, pp. 1-201.

11. Бисикало Д.В., Боярчук A.A., Кузнецов O.A., Чечеткин В.М. Наблюдательные проявления особенностей течения вещества в симбиотических звездах. Астрон. журн., 1996, i.73, с. 717-726.

12. Bisikalo, D.V.,-Shematovich, V.I., Gérard, J.С., Gladstone, R. and Waite J.H. The distribution of hot hydrogen atoms produced by electron and proton precipitation in the Jovian aurora. J. Geophys. Res.,

1996, v. 101, p. 21157-21168.

13. Бисикало Д.В., Боярчук A.A., Кузнецов O.A., Чечеткин В.М. Обмен веществом в двойных системах посредством звездного ветра. Астрон. журн., 1996, т.73, N 5, с. 727-734.

14. Hubert, В., Gérard, J.С., Shematovich, V.l., and Bisikalo, D.V. High rotational excitation of NO infrared thermospheric airglow: a signature of superthermal nitrogen atoms? Geophys. Res. Lett., 1996, v. 23, p. 2215-2218.

15. Kuznetzov, O.A., Bisikalo, D.V., Boyarchuk, A.A., and Chechetkin, V.M. The structure of stellar wind in Symbiotic stars. In: Physical Processes in Symbiotic Binaries and Related Systems, Ed. J. Mikolaew-

' ska, Copernicus Foundation for Polish Astronomy, Warsaw, 1997, pp. 71-76.

16. Bisikalo, D.V., Boyarchuk, A.A., Kuznetzov, O.A. and Chechetkin, V.M. The Structure of Accretion Disc in Symbiotic Stars: the Spiral Shocks Formation. In: Physical Processes in Symbiotic Binaries and Related Systems, Ed. J. Mikolaewska, Copernicus Foundation for Polish Astronomy, Warsaw, 1997, pp. 83-88.

17. Bisikalo, D.V., Boyarchuk, A.A., Chechetkin, V.M. and Kuznetzov, O.A. 3D Numerical Simulation of Mass Transfer in Semidetached Binaries. Препринт N 32 Института прикладной математики РАН им. М.В. Келдыша, 1997, 45 стр.

18. Боярчук A.A., Бисикало Д.В., Кузнецов O.A., Чечеткин В.М. Газодинамика переноса вещества во взаимодействующих двойных системах. В сб.: Двойные звезды (под ред. А.Г.Масевич), М.: Космо-синформ, 1997, с. 18-44.

19. Бисикало Д.В. Численные модели процессов аккреции в двойных системах с компонентами, не заполняющими полость Роша. В сб.: Двойные звезды (под ред. А.Г.Масевич), М.: Космосинформ, 1997, с. 221-236.

20. Bisikalo, D.V., Boyarchuk, A.A., Kuznetzov, O.A. and Chechetkin, V.M. Mass transfer in binary stars, Journal of Journals, 1997, No.l, p.12-17.

21. Бисикало Д.В., Боярчук A.A., Кузнецов O.A., Чечеткин В.М. Трехмерное моделирование структуры течения вещества в полуразделенных двойных системах, Астрон. журн., 1997, т.74, No.6, с. 880888.

22. Бисикало Д.В., Боярчук A.A., Кузнецов O.A., Чечеткин В.М. Влияние общей оболочки двойной системы на перенос вещества через внутреннюю точку Лагранжа, Астрон. журн., 1997, т.74, No.6, с. 889-897.

23. Бисикало Д.В., Боярчук А.А., Кузнецов О.А., Хрузииа Т.С., Чере-пащук A.M., Чечеткин В.М. Свидетельства отсутствия ударного взаимодействия струи и диска ("горячего пятна") в полуразделенных двойных системах. Сравнение результатов математического моделирования и наблюдательных данных, Астрон. журн., 1998, т. 75, No.l, с. 40-53.

Список литературы

1. Масевич Л.Г., Тутуков А.В. Эволюция звезд: теория и наблюдения. М.: Наука, 1988.

2. Прингл Дж.Е., Уэйд Р.А. (Ред.) Взаимодействующие двойные звезды. М:Наука, 1993.

3. Struve О. Astrophys. J., 1941, v.93, р.104.

4. Kuiper G.P. Astrophys. J., 1941, v.93, p.133.

5. Crawford J. Astrophys. J., 1955, v.121, p.71.

6. Paczynski B. Ann. Rev. Astron. Astrophys., 1971, Vol. 9, p. 183.

7. Plavec M. Proc. IAU Symp., 1973, v. 51, p. 216.

8. De Greve J.P. Space Sci. Rev., 1986, v. 43, p. 139.

9. White N.E. Astron. Astrophys. Rev., 1989, v. 1, p. 85.

10. Plavec M. in Active Close Binaries. Ed. C.Ibanoglu. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1990, p. 37.

11. Hack M., La Dous C. Cataclysmic variables and related objects. NASA SP-507, Monograph series on nonthermal phenomena in stellar atmospheres, 1993.

12. Shore S., Livio M., Van den Heuvel E.P.J. Interacting Binaries, Berlin-Budapest: " Springer-Verlag", 1994.

13. Cherepashuk A.M., Katysheva N.A., Khruzina T.S., Shugarov S.Yii. Highly evolved close binary stars: Catalog. London: Gordon and Breach Publishers, 1996.

14. Roe P.L. Ann. Rev. Fluid Mech., 1986, v. 18, p. 337.

15. Osher S., Chakravarthy S.R. SIAM J. Numer. Anal., 1984, v. 214 p. 955.

16. Хрузина T.C. Астрон. журн., 1992, т. 69, с. 58.

17. Хрузина Т.С., Чгрепащук A.M. Астрон. журн., 1094, т. 71, с. 442.

Отпечатано »типографии АО "Радиофизика"

123363,Моема,ул. Герое» Панфнлокцев, 10 тел.: 492- 5095,495-3410,тел./факс 492 - 8531