Общая концепция проекта
В рамках миссии Кеплер в течение 4-х летних наблюдений с целью поиска экзопланет и связанных с ними явлений обнаружено много интересных объектов, поведение которых ещё не получило адекватного объяснения. В их числе – поведение звезды KIC 8462852, показывающей нерегулярные падения яркости, которые невозможно объяснить периодическими орбитальными явлениями. Однозначного ответа о механизме ответственного за наблюдаемые явления на данный момент не существует.
Идея проекта состоит в применении теории катастрофической термодеструкции малых тел (комет, астероидных и других малых тел) к экзопланетным системам, показывающим подобные нерегулярные падения яркости. Предлагается решение проблемы в рамках концепции FEB сценария в расширенном её понимании.
Цель проекта
Проверить применимость теории катастрофической термодеструкции в рамках FEB сценария для объяснения непериодических ослаблений блеска звезды в экзопланетной системе на примере KIC 8462852.
Основные подходы к проведению исследований
В данном проекте предлагается решение проблемы непериодических ослаблений блеска звезды KIC 8462852 в рамках концепции FEB (falling evaporating bodies) сценария в расширенном варианте. Теория физического процесса катастрофической термодеструкции была разработана в Астрофизическом институте им. В.Г. Фесенкова (Shestakova, Tambovtseva; 1997) в применении к Солнечной системе при рассмотрении процессов падения комет и других малых тел на Солнце. Было показано, что по мере приближения к Солнцу внутри тел развиваются напряжения, превышающие пределы прочности материала: кристаллического льда или скальных пород. После достижения пределов прочности на разрыв происходит разрушение тел. Кроме того, образовавшиеся крупные фрагменты при дальнейшем движении к Солнцу, продолжают процесс дробления на более мелкие части. Таким образом, происходит не единичный распад тела, а каскадное разрушение фрагментов. Результаты были представлены в виде аналитического и численного решения уравнения тепловой диффузии. В то время удивление вызвал результат, показавший, что внутри тел радиусом 1 км, у которых первоначальное расстояние до Солнца 100 а.е., внутренние разрывные напряжения превышают предел прочности на разрыв обычного земного льда уже на расстоянии 40 а.е., то есть ещё за пределами области больших планет.
Задачи проекта
Цель проекта достигается последовательным выполнением следующих задач:
1) Отработка алгоритма и поиск доступных исходных данных для расчётов: эластичных и тепловых параметров, пределов прочности материалов силикатного и ледяного состава, а также подбор диапазона размеров тел и расстояний от звезды.
2) Выполнение расчётов термических напряжений внутри и на поверхности малых тел, приближающихся к звезде по вытянутым орбитам.
3) Анализ результатов и оценка реализуемости FEB сценария для объяснения наблюдаемых нерегулярных ослаблений блеска звезды в экзопланетной системе.
Результаты позволят сделать вывод о возможности достижения термических напряжений, превышающих пределы прочности материала внутри малых тел при приближении к звезде, вследствие чего могут происходить катастрофические разрушения малых тел. Масса распадающегося материала может стать источником мелких частиц, вызывающих ослабление блеска звезды.
Ожидаемые результаты.
Будет показано, что разрушение тел термическими напряжениями может происходить задолго до того, как они приблизятся к области высоких температур, где станет возможным испарение. При этом не требуется предположение о маловероятных событиях, таких, как столкновение тел. Будут использованы решения уравнения тепловой диффузии для кометных тел, состоящих их кристаллического льда. Будут выполнены численные расчёты по теории катастрофической термодеструкции для ряда заданных размеров тел и различных расстояний до звезды. Будет определён необходимый исходный размер тела, при разрушении которого образуется достаточный объём пылевых частиц для объяснения наблюдаемого падения блеска звезды KIC 8462852. Таким образом, цель проекта будет достигнута. Будут получены конкретные численные результаты термических напряжений внутри и на поверхности тел. Будут определены расстояния до звезды, где эти тела начнут разрушаться.
Руководитель: Шестакова Л.И. Грант: AP08956243-OT-20. МОН РК. 2020-2021
