АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 1, страницы 39–50
СТРУКТУРА ОКОЛОЗВЕЗДНОГО ОКРУЖЕНИЯ CQ TAU В ПРИСУТСТВИИ КОМПАНЬОНА НА ВЫТЯНУТОЙ ОРБИТЕ
© 2025
Т. В. Демидова1*
1Крымская астрофизическая обсерватория РАН, Научный, 298409 Россия
*E-mail: proxima1@list.ru
*E-mail: proxima1@list.ru
УДК 524.3-87:52-17
Поступила в редакцию 13 августа 2024 года; после доработки 15 сентября 2024 года; принята к публикации 19 сентября 2024 года
Существуют косвенные признаки присутствия компаньона вблизи звезды CQ Tau. В изменениях блеска обнаружен период 10 лет. На изображении диска наблюдается обширная полость размером около 25 а.е., окруженная пылевым кольцом с максимумом распределения вблизи 53 а.е. Было выполнено моделирование взаимодействия пыли и газа в окрестностях звезды с параметрами CQ Tau в предположении существования компаньона на орбите с периодом 10 лет. Было показано, что звезда классаМна сильно вытянутой орбите способна сформировать область пониженной плотности вокруг центра масс системы с размером, близким к наблюдаемому. Однако пылевая кольцеобразная структура в таком случае расположена заметно ближе к звезде, чем обнаружено в наблюдениях. Были получены свидетельства того, что массивная планета на внешней относительно двойной системы орбите может сформировать кольцеобразную пылевую структуру на расстоянии, соответствующем наблюдаемому.
Ключевые слова:
методы: численные — гидродинамика — протопланетные диски — взаимодействия планета – диск — звезды: двойные: тесные — звезды: отдельные: CQ Tau
ФинансированиеСписок литературы
Работа финансировалась за счет средств бюджета учреждения. Никаких дополнительных грантов на проведение и руководство данным конкретным исследованием получено не было.
Список литературы
1. P. Artymowicz and S. H. Lubow, Astrophys. J. 421, 651 (1994). DOI:10.1086/173679
2. T. Birnstiel, C. P. Dullemond, and F. Brauer, Astron. and Astrophys. 503 (1), L5 (2009). DOI:10.1051/0004-6361/200912452
3. C. F. Bohren and D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Wiley Professional Paperback Editional Published, Canada, 1998). DOI:10.1002/9783527618156
4. F. Brauer, C. P. Dullemond, and T. Henning, Astron. and Astrophys. 480 (3), 859 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20077759
5. T. Demidova, Astronomy and Computing 41, article id. 100635 (2022). DOI:10.1016/j.ascom.2022.100635
6. T. Demidova, T. Savvateeva, S. Anoshin, et al., Supercomputing, Ed. by V. Voevodin, S. Sobolev, M. Yakobovskiy, and R. Shagaliev, Part II, pp. 195–208 (Springer Nature Switzerland, Cham, 2023). DOI:10.1007/978-3-031-49435-2_14
7. T. V. Demidova, Astrophysics 59 (4), 449 (2016). DOI:10.1007/s10511-016-9448-3
8. T. V. Demidova, Solar System Research 52 (2), 180 (2018). DOI:10.1134/S0038094618020028
9. T. V. Demidova and V. P. Grinin, Astronomy Letters 43 (2), 106 (2017). DOI:10.1134/S1063773717020025
10. T. V. Demidova and I. I. Shevchenko, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 463 (1), L22 (2016). DOI:10.1093/mnrasl/slw150
11. T. V. Demidova and I. I. Shevchenko, Astronomy Letters 44 (2), 119 (2018). DOI:10.1134/S1063773718010012
12. T. V. Demidova and I. I. Shevchenko, Astronomy Letters 46 (11), 774 (2020). DOI:10.1134/S1063773720100059
13. J. Dorschner, B. Begemann, T. Henning, et al., Astron. and Astrophys. 300, 503 (1995).
14. C. P. Dullemond and C. Dominik, Astron. and Astrophys. 434 (3), 971 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20042080
15. C. P. Dullemond, A. Juhasz, A. Pohl, et al., Astrophysics Source Code Library, record ascl:1202.015 (2012).
16. A. Dutrey, S. Guilloteau, and M. Simon, Astron. and Astrophys. 286, 149 (1994).
17. V. P. Grinin, L. V. Tambovtseva, O. Y. Barsunova, and D. N. Shakhovskoy, Astrophysics 66 (2), 235 (2023). DOI:10.1007/s10511-023-09785-z
18. K. E. J. Haisch, E. A. Lada, and C. J. Lada, Astrophys. J. 553 (2), L153 (2001). DOI:10.1086/320685
19. I. Hammond, V. Christiaens, D. J. Price, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 515 (4), 6109 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac2119
20. K. Hirsh, D. J. Price, J.-F. Gonzalez, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 498 (2), 2936 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa2536
21. S. Meschiari, Astrophys. J. 752 (1), article id. 71 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/752/1/71
22. G. Mie, Annalen der Physik 330 (3), 377 (1908). DOI:10.1002/andp.19083300302
23. J. J. Monaghan and A. Kocharyan, Computer Physics Communications 87 (1-2), 225 (1995). DOI:10.1016/0010-4655(94)00174-Z
24. K. Moriwaki and Y. Nakagawa, Astrophys. J. 609 (2), 1065 (2004). DOI:10.1086/421342
25. S. Morrison and R. Malhotra, Astrophys. J. 799 (1), article id. 41 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/799/1/41
26. C. D. Murray and S. F. Dermott, Solar System Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 1999). DOI:10.1017/CBO9781139174817
27. S.-J. Paardekooper, Z.M. Leinhardt, P. Thébault, and C. Baruteau, Astrophys. J. 754 (1), article id. L16 (2012). DOI:10.1088/2041-8205/754/1/L16
28. D. Petry et al. (CASA Development Team), ASP Conf. Ser. 461, 849 (2012). DOI:10.48550/arXiv.1201.3454
29. E. A. Popova and I. I. Shevchenko, Astrophys. J. 769 (2), article id. 152 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/769/2/152
30. W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, and B. P. Flannery, Numerical recipes in C. The art of scientific computing, 2nd ed. (Cambridge University Press, Cambridge, 1992).
31. D. J. Price, Journal of Computational Physics 231 (3), 759 (2012). DOI:10.1016/j.jcp.2010.12.011
32. A. A. Sefilian, R. R. Rafikov, and M. C. Wyatt, Astrophys. J. 954 (1), id. 100 (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ace68e
33. D. N. Shakhovskoj, V. P. Grinin, and A. N. Rostopchina, Astrophysics 48 (2), 135 (2005). DOI:10.1007/s10511-005-0014-7
34. N. I. Shakura and R. A. Sunyaev, Astron. and Astrophys. 24, 337 (1973).
35. V. Springel, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 364 (4), 1105 (2005). DOI:10.1111/j.1365-2966.2005.09655.x
36. V. Springel, N. Yoshida, and S. D. M. White, New Astronomy 6 (2), 79 (2001).
37. J. Stoer and R. Bulirsch, Introduction to Numerical Analysis (Springer-Verlag, New York, 1980).
38. T. Takeuchi and P. Artymowicz, Astrophys. J. 557 (2), 990 (2001). DOI:10.1086/322252
39. A. Tripathi, S. M. Andrews, T. Birnstiel, and D. J. Wilner, Astrophys. J. 845 (1), article id. 44 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa7c62
40. M. G. Ubeira Gabellini, A. Miotello, S. Facchini, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 486 (4), 4638 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1138
41. J. P. Williams and L. A. Cieza, Annual Rev. Astron. Astrophys. 49 (1), 67 (2011). DOI:10.1146/annurevastro-081710-102548
42. L. Wölfer, S. Facchini, N. T. Kurtovic, et al., Astron. and Astrophys. 648, id. A19 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202039469
2. T. Birnstiel, C. P. Dullemond, and F. Brauer, Astron. and Astrophys. 503 (1), L5 (2009). DOI:10.1051/0004-6361/200912452
3. C. F. Bohren and D. R. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Wiley Professional Paperback Editional Published, Canada, 1998). DOI:10.1002/9783527618156
4. F. Brauer, C. P. Dullemond, and T. Henning, Astron. and Astrophys. 480 (3), 859 (2008). DOI:10.1051/0004-6361:20077759
5. T. Demidova, Astronomy and Computing 41, article id. 100635 (2022). DOI:10.1016/j.ascom.2022.100635
6. T. Demidova, T. Savvateeva, S. Anoshin, et al., Supercomputing, Ed. by V. Voevodin, S. Sobolev, M. Yakobovskiy, and R. Shagaliev, Part II, pp. 195–208 (Springer Nature Switzerland, Cham, 2023). DOI:10.1007/978-3-031-49435-2_14
7. T. V. Demidova, Astrophysics 59 (4), 449 (2016). DOI:10.1007/s10511-016-9448-3
8. T. V. Demidova, Solar System Research 52 (2), 180 (2018). DOI:10.1134/S0038094618020028
9. T. V. Demidova and V. P. Grinin, Astronomy Letters 43 (2), 106 (2017). DOI:10.1134/S1063773717020025
10. T. V. Demidova and I. I. Shevchenko, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 463 (1), L22 (2016). DOI:10.1093/mnrasl/slw150
11. T. V. Demidova and I. I. Shevchenko, Astronomy Letters 44 (2), 119 (2018). DOI:10.1134/S1063773718010012
12. T. V. Demidova and I. I. Shevchenko, Astronomy Letters 46 (11), 774 (2020). DOI:10.1134/S1063773720100059
13. J. Dorschner, B. Begemann, T. Henning, et al., Astron. and Astrophys. 300, 503 (1995).
14. C. P. Dullemond and C. Dominik, Astron. and Astrophys. 434 (3), 971 (2005). DOI:10.1051/0004-6361:20042080
15. C. P. Dullemond, A. Juhasz, A. Pohl, et al., Astrophysics Source Code Library, record ascl:1202.015 (2012).
16. A. Dutrey, S. Guilloteau, and M. Simon, Astron. and Astrophys. 286, 149 (1994).
17. V. P. Grinin, L. V. Tambovtseva, O. Y. Barsunova, and D. N. Shakhovskoy, Astrophysics 66 (2), 235 (2023). DOI:10.1007/s10511-023-09785-z
18. K. E. J. Haisch, E. A. Lada, and C. J. Lada, Astrophys. J. 553 (2), L153 (2001). DOI:10.1086/320685
19. I. Hammond, V. Christiaens, D. J. Price, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 515 (4), 6109 (2022). DOI:10.1093/mnras/stac2119
20. K. Hirsh, D. J. Price, J.-F. Gonzalez, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 498 (2), 2936 (2020). DOI:10.1093/mnras/staa2536
21. S. Meschiari, Astrophys. J. 752 (1), article id. 71 (2012). DOI:10.1088/0004-637X/752/1/71
22. G. Mie, Annalen der Physik 330 (3), 377 (1908). DOI:10.1002/andp.19083300302
23. J. J. Monaghan and A. Kocharyan, Computer Physics Communications 87 (1-2), 225 (1995). DOI:10.1016/0010-4655(94)00174-Z
24. K. Moriwaki and Y. Nakagawa, Astrophys. J. 609 (2), 1065 (2004). DOI:10.1086/421342
25. S. Morrison and R. Malhotra, Astrophys. J. 799 (1), article id. 41 (2015). DOI:10.1088/0004-637X/799/1/41
26. C. D. Murray and S. F. Dermott, Solar System Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 1999). DOI:10.1017/CBO9781139174817
27. S.-J. Paardekooper, Z.M. Leinhardt, P. Thébault, and C. Baruteau, Astrophys. J. 754 (1), article id. L16 (2012). DOI:10.1088/2041-8205/754/1/L16
28. D. Petry et al. (CASA Development Team), ASP Conf. Ser. 461, 849 (2012). DOI:10.48550/arXiv.1201.3454
29. E. A. Popova and I. I. Shevchenko, Astrophys. J. 769 (2), article id. 152 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/769/2/152
30. W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, and B. P. Flannery, Numerical recipes in C. The art of scientific computing, 2nd ed. (Cambridge University Press, Cambridge, 1992).
31. D. J. Price, Journal of Computational Physics 231 (3), 759 (2012). DOI:10.1016/j.jcp.2010.12.011
32. A. A. Sefilian, R. R. Rafikov, and M. C. Wyatt, Astrophys. J. 954 (1), id. 100 (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ace68e
33. D. N. Shakhovskoj, V. P. Grinin, and A. N. Rostopchina, Astrophysics 48 (2), 135 (2005). DOI:10.1007/s10511-005-0014-7
34. N. I. Shakura and R. A. Sunyaev, Astron. and Astrophys. 24, 337 (1973).
35. V. Springel, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 364 (4), 1105 (2005). DOI:10.1111/j.1365-2966.2005.09655.x
36. V. Springel, N. Yoshida, and S. D. M. White, New Astronomy 6 (2), 79 (2001).
37. J. Stoer and R. Bulirsch, Introduction to Numerical Analysis (Springer-Verlag, New York, 1980).
38. T. Takeuchi and P. Artymowicz, Astrophys. J. 557 (2), 990 (2001). DOI:10.1086/322252
39. A. Tripathi, S. M. Andrews, T. Birnstiel, and D. J. Wilner, Astrophys. J. 845 (1), article id. 44 (2017). DOI:10.3847/1538-4357/aa7c62
40. M. G. Ubeira Gabellini, A. Miotello, S. Facchini, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 486 (4), 4638 (2019). DOI:10.1093/mnras/stz1138
41. J. P. Williams and L. A. Cieza, Annual Rev. Astron. Astrophys. 49 (1), 67 (2011). DOI:10.1146/annurevastro-081710-102548
42. L. Wölfer, S. Facchini, N. T. Kurtovic, et al., Astron. and Astrophys. 648, id. A19 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/202039469
Structure of the Stellar Neighborhood of CQ Tau in the Presence of a Companion in an Elongated Orbit
© 2025
T. V. Demidova1*
1Crimean astrophysical observatory, Russian Academy of Sciences, Nauchny, 298409 Russia
*E-mail: proxima1@list.ru
*E-mail: proxima1@list.ru
There are indirect signs of the presence of a companion near the star CQ Tau. A period of 10 years was found in the brightness variations. The image of the disk shows an extensive cavity with a size of about 25 AU, surrounded by a dust ring with a distributionmaximum near 53 AU. A simulation of the interaction of dust and gas in the vicinity of f star with CQ Tau parameters was carried out assuming the existence of a companion in an orbit with a period of 10 years. It was shown that an M-type star in a highly elongated orbit is capable of forming a region of reduced density around the center of mass of the system, with a size close to the one observed. However, the dust ring-like structure in this case is located noticeably closer to the star than observed. Evidence has been obtained that a massive planet in an outer elongated orbit, could form a ring-shaped dust structure at a distance similar to that observed.
Keywords:
methods: numerical—hydrodynamics—protoplanetary disks—planet-disk interactions—binaries: close—stars: individual: CQ Tau
К содержанию номера