vestifmИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series1561-24302524-2415The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-2430-2025-61-3-244-252vestifm-852Research ArticleФИЗИКАPHYSICSО генерации сверхскоростных звездAbout the generation of high-speed starsРябушкоА. П.RyabushkoA. P.

Рябушко Антон Петрович – доктор физико-математических наук, профессор кафедры высшей математики

пр. Независимости, 220, 220057, Минск

Anton P. Ryabushko – Dr. Sc. (Physics and Mathe matics), Professor of the Department of Higher Mathematics

65, Nezavisimosti Ave., 220141, Minsk

ЖурТ. А.ZhurT. A.

Жур Татьяна Антоновна – кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры высшей математики

пр. Независимости, 220, 220057, Минск

Tatyana A. Zhur – Ph. D. (Physics and Mathematics), Associate Professor of the Department of Higher Mathematics

220, Nezavisimosti Ave., 220057, Minsk

tatyana-zhur@mail.ruБелорусский национальный технический университетBelarusian National Technical UniversityВоенная академия Республики БеларусьMilitary Academy of Belarus202514102025613244252Copyright © Рябушко А.П., Жур Т.А., 20252025Рябушко А.П., Жур Т.А.Ryabushko A.P., Zhur T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/852

Исследуется приложение установленных белорусской научной школой законов движения двух тел в среде к проблеме так называемых сверхскоростных звезд, актуальной для астрофизики сегодняшнего дня. Рассматривается сценарий, обосновывающий генерацию сверхскоростных звезд и опирающийся на закономерности движения двойных звезд в межзвездной среде, которая состоит из видимой (барионной) материи и темной материи. Доказано, что в разных средах центр масс двух звезд (или галактик) не может покоиться относительно среды и дополнительно создаваемого ею фонового гравитационного поля, а движется с ускорением по циклоиде или квазициклоидной траектории. Через достаточный промежуток времени скорость центра масс достигает больших значений, характеризующих сверхскоростные звезды: скорости ≥(700–3750) км. · с–1 и более. Так как звезды «привязаны» к своему центру масс, то так же, как и центр масс, они начинают двигаться примерно с той же скоростью по замысловатым траекториям-виткам, напоминающим кружева: имеем так называемый кружевной эффект движения. Отмечены особые случаи в движении двух тел (звезд) сравнимых масс и их центра масс в среде: 1) если массы звезд равны, то их центр масс и в однородной, и неоднородной средах покоится, кружевной эффект движения отсутствует и генерация сверхскоростных звезд не происходит; 2) если среда однородная (ее плотность ρ = const), то в ньютоновской теории тяготения при любых массах звезд их центр масс покоится, кружевной эффект движения отсутствует и генерация сверхскоростных звезд не происходит. В соответствии с выведенными в работе необходимыми формулами осуществлены численные оценки, иллюстрирующие процесс генерации сверхскоростных звезд вплоть до звезд со скоростями, близкими к релятивистским скоростям (1/2–2/3)c км · с–1, где c  = 3 · 105 км · с–1 – скорость света в вакууме.

The application of the laws of motion of two bodies in a medium obtained by the Belarusian scientific school to the problem of so-called super-velocity stars, which is relevant for astrophysics today, is investigated. A scenario is considered that justifies the generation of hypervelocity stars and is based on the laws of motion of binary stars in the interstellar medium, which consists of visible (baryonic) matter and dark matter. It has been proven that in different environments the center of mass of two stars (or galaxies) cannot be at rest relative to the medium and the background gravitational field additionally created by it, but moves with acceleration along a cycloid or quasi-cycloid trajectory. After a sufficient period of time, the speed of the center of mass reaches high values that characterize super-high-speed stars: speeds ≥(700–3750) km · s–1 and more. Since the stars are “tied” to their center of mass, they, like the center of mass, begin to move at approximately the same speed along intricate trajectories-coils reminiscent of lace: we have the so-called lace effect of movement. Special cases have been noted in the motion of two bodies (stars) of comparable masses and their center of mass in the medium: 1) if the masses of the stars are equal, then their center of mass in both homogeneous and inhomogeneous media is at rest, the lace effect of motion is absent and the generation of high-speed stars does not occur; 2) if the medium is homogeneous (its density ρ = const), then in the Newtonian theory of gravity, for any masses of stars, their center of mass is at rest, the lace effect of motion is absent and the generation of super-high-speed stars does not occur. In accordance with the necessary formulas derived in the work, numerical estimates were carried out illustrating the process of generation of high-speed stars up to stars with relativistic velocities (1/2–2/3)c km · s–1, where c = 3 · 105 km · s–1 speed of light in vacuum.

ньютоновская теория тяготенияоднородная среданеоднородная средацентр масс двойной звездызаконы движения двух тел в средегенерация сверхскоростных звездкружевной эффект движениятемная материяNewtonian theory of gravityhomogeneous mediuminhomogeneous mediumcenter of mass of a double starlaws of motion of two bodies in a mediumgeneration of high-speed starslace effect of motiondark matterReferencesРябушко, А. П. Движение релятивистского центра масс системы двух тел в среде / А. П. Рябушко, И. Т. Неманова, Т. А. Жур // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-матэматычных навук. – 2019. – Т. 55, № 1. – С. 77–82. https://doi.org/10.29235/1561-2430-2019-55-1-77-82Ryabushko A. P., Nemanova I. T., Zhur T. A. Motion of the relativistic center of mass of the two-body system in the environment. Vestsі Natsyyanalʼnai akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 2019, vol. 55, no. 1, pp. 77–82 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-2430-2019-55-1-77-82Рябушко, А. П. Движение системы двух тел и их центра масс в неоднородной среде / А. П. Рябушко, И. Т. Неманова, Т. А. Жур // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-матэматычных навук. – 2020. – Т. 56, № 2. – С. 194–205. https://doi.org/10.29235/1561-2430-2020-56-2-194-205Ryabushko A. P., Nemanova I. T., Zhur T. A. The motion of the system of two bodies and their center of mass in an inhomogeneous environment. Vestsі Natsyyanalʼnai akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 2020, no. 2, pp. 194–205 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-2430-2020-56-2-194-205Рябушко, А. П. Точки ρ-либрации в задаче трех тел / А. П. Рябушко, Т. А. Жур // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-матэматычных навук. – 2021. – Т. 57, № 3. – С. 330–346. https://doi.org/10.29235/15612430-2021-57-3-330-346Ryabushko A. P., Zhur T. A. ρ-Libration point in the three body problem. Vestsі Natsyyanalʼnai akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 2021, vol. 57, no. 3, pp. 330–346 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-2430-2021-57-3-330-346Рябушко, А. П. Об устойчивости движения системы двух тел и их центра масс в неоднородной среде / А. П. Рябушко, Т. А. Жур // Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2023. – Т. 67, № 3. – С. 189–196. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2023-67-3-189-196Ryabushko A. P., Zhur T. A. Motion stability of the system of two bodies and their mass center in an inhomogeneous medium. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2023, vol. 67, no. 3, pp. 189–196 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8323-2023-67-3-189-196Hills, J. G. Hyper-velocity and tidal stars from binaries disrupted by a massive Galactic black hole / J. G. Hills // Nature. – 1988. – Vol. 331. – P. 687–689. https://doi.org/10.1038/331687a0Hills J. G. Hyper-velocity and tidal stars from binaries disrupted by a massive Galactic black hole. Nature, 1988, vol. 331, pp. 687–689. https://doi.org/10.1038/331687a0Discovery of an Unbound Hypervelocity Star in the Milky Way Halo / W. R. Brown, M. J. Geller, S. J. Kenyon, M. J. Kurtz // The Astrophysical Journal. – 2005. – Vol. 622, № 1. – P. L33. https://doi.org/10.1086/429378Brown W. R., Geller M. J., Kenyon S. J., Kurtz M. J. Discovery of an Unbound Hypervelocity Star in the Milky Way Halo. The Astrophysical Journal, 2005, vol. 622, no. 1, pp. L33. https://doi.org/10.1086/429378Discovery of a nearby 1700 km ∙ s–1 star ejected from the Milky Way by Sgr A* / S. E. Koposov, D. Boubert, T. S. Li [et al.] // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. – 2020. – Vol. 491, № 2. – P. 2465–2480. https://doi.org/10.1093/mnras/stz3081Koposov S. E., Boubert D., Li T. S., Erkal D., Da Costa G. S., Zucker D. B., Ji A. P. [et al.]. Discovery of a nearby 1700 km ∙ s–1 star ejected from the Milky Way by Sgr A*. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2020, vol. 491, no. 2, pp. 2465–2480. https://doi.org/10.1093/mnras/stz3081Тутуков, А. В. Сверхскоростные звезды: теория и наблюдения / А. В. Тутуков, Г. Н. Дремова, В. В. Дремов // Успехи физических наук. – 2021. – Т. 191, № 10. – С. 1017–1043. https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.11.038892Tutukov A. V., Dryomova G. N., Dremov V. V. Hypervelocity stars: theory and observations. Physics-Uspekhi, 2021, vol. 64, pp. 967–989. https://doi.org/10.3367/ufne.2020.11.038892Мартынов, Д. Я. Курс общей астрофизики / Д. Я. Мартынов. – М.: Наука, 1988. – 616 с.Мartinov D. Y. General Astrophysics Course. Moscow, Nauka Publ., 1988. 616 p. (in Russian).Кононович, Э. В. Общий курс астрономии / Э. В. Кононович, В. И. Мороз. – М.: Эдиториал УРСС, 2004. – 544 с.Kononovich E. V., Moroz V. I. General Course of Astronomy. Moscow, Editorial URSS Publ., 2004. 544 p. (in Russian).Засов, А. В. Общая астрофизика / А. В. Засов, К. А. Постнов. – Фрязино: Век-2, 2011. – 576 с.Zasov A. V., Postnov K. A. General Astrophysics. Fryazino, Vek-2 Publ., 2011. 576 p. (in Russian).Караченцев, И. Д. Скрытая масса в Местной вселенной/ И. Д. Караченцев // Успехи физических наук. – 2001. – Т. 171, № 8. – С. 860–863. https://doi.org/10.3367/ufnr.0171.200108h.0860Karachentsev I. D. Hidden mass in the Local Universe. Physics-Uspekhi, 2001, vol. 44, pp. 818–821. https://doi.org/10.1070/pu2001v044n08abeh000969Стражев, В. И. К тайнам Вселенной / В. И. Стражев. – Минск: РИВШ, 2006. – 160 с.Strazhev V. I. To the Secrets of the Universe. Minsk: National Institute of Higher Education, 2006. 160 p. (in Russian).Фридман, А. М. Физика галактических дисков / А. М. Фридман, А. В. Хоперсков. – М.: Физматлит, 2011. – 640 с.Fridman A. M., Khoperskov A. V. Physics of Galactic Disks. Moscow, Fizmatlit Publ., 2011. 640 p. (in Russian).Питьев, Н. П. Ограничения на темную материю в Солнечной системе / Н. П. Питьев, Е. В. Питьева // Письма в астрономический журнал. – 2013. – Т. 39, № 3. – С. 163–172.Pitjev N. P., Pitjeva E. V. Constraints on dark matter in the solar system. Astronomy Letters, 2013, vol. 39, pp. 141–149.Ерошенко, Ю. Н. Пики плотности темной материи вокруг первичных черных дыр / Ю. Н. Ерошенко// Письма в астрономический журнал. – 2016. – Т. 42, № 6. – С. 389–398.https://doi.org/10.1134/s1063773713020060Похмельных, Л. А. Плотность массы темной материи. Физика близкодействия / Л. А. Похмельных // Вестник науки и образования. – 2020. – № 9–1 (87). – С. 11–16.Eroshenko Yu. N. Dark matter density spikes around primordial black holes. Astronomy Letters, 2016, vol. 42, pp. 347–356. https://doi.org/10.1134/s1063773716060013Pokhmelnykh L. A. Dark matter mass density. Physics of short range. Vestnik nauki i obrazovaniya = Bulletin of Science and Education, 2020, no. 9–1 (87), pp. 11–16 (in Russian)Pokhmelnykh L. A. Dark matter mass density. Physics of short range. Vestnik nauki i obrazovaniya = Bulletin of Science and Education, 2020, no. 9–1 (87), pp. 11–16 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.