АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 2, страницы 284–288
ФРАКТАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗВЕЗД В ОКРЕСТНОСТИ СОЛНЦА И СЛУЧАЙНЫЕ СИЛЫ
© 2025
М. Л. Осташова1*, А. С. Расторгуев1,2**
1Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Москва, 119234 Россия
2Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
*E-mail: ostashova.mariya@physics.msu.ru
**E-mail: alex.rastorguev@gmail.com
2Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
*E-mail: ostashova.mariya@physics.msu.ru
**E-mail: alex.rastorguev@gmail.com
УДК 524.6-34:524.63
Поступила в редакцию 12 февраля 2025 года; после доработки 23 марта 2025 года; принята к публикации 26 марта 2025 года
В данной работе изучается закон распределения модуля случайной силы в приближении ближайшего соседа (обобщенное распределение Хольцмарка) и асимптотика распределения Хольцмарка для больших случайных сил для фрактальной звездной среды в окрестности Солнца. Рассматривается роль столкновительных процессов и случайных сил в динамике звездных систем. Данное исследование основано на изучении пространственного распределения 200 000 звезд всех спектральных классов на расстоянии от 1 до 100 пк от Солнца по данным Gaia DR2, результаты которого указывают на присутствие фрактальных структур в околосолнечной окрестности со средней фрактальной размерностью D ≃ 2.41. Выведенное для фрактальной звездной среды асимптотическое распределение случайной силыдемонстрирует важную роль сильных полей, причем величина случайной силы убывает несколько медленнее по сравнению с ее распределением для однородной среды.
Ключевые слова:
звезды: кинематика и динамика — Галактика: окрестности Солнца — Галактика: структура
ФинансированиеСписок литературы
Данная работа финансировалась за счет бюджетов учреждений.
Список литературы
1. A. G. A. Brown et al. (Gaia Collab.), Astron. and Astrophys. 616, id. A1 (2018). DOI:10.1051/0004-6361/201833051
2. E. F. Carpenter, Astrophys. J. 88, 344 (1938). DOI:10.1086/143987
3. S. Chandrasekhar, Reviews of Modern Physics 15 (1), 1 (1943). DOI:10.1103/RevModPhys.15.1
4. S. Chandrasekhar, Stochastic Problems in Physics and Astronomy (Gos. izdatel’stvo inostrannoi literatury, Moscow, 1943) [in Russian].
5. C. V. L. Charlier, Meddelanden fran Lunds Astronomiska Observatorium Series II 16, 5 (1917).
6. O. V. Chumak and A. S. Rastorguev, Astronomy Letters 42 (5), 307 (2016). DOI:10.1134/S1063773716050029
7. G. de Vaucouleurs, Science 167 (3922), 1203 (1970). DOI:10.1126/science.167.3922.1203
8. Y. N. Efremov and B. G. Elmegreen, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 299 (2), 588 (1998). DOI:10.1046/j.1365-8711.1998.01819.x
9. D. A. Gouliermis, S. Hony, and R. S. Klessen, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 439 (4), 3775 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu228
10. P. Hertz, Mathematische Annalen 76, 387 (1909). DOI:10.1007/BF01450410
11. J. Holmberg, B. Nordström, and J. Andersen, Astron. and Astrophys. 475 (2), 519 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20077221
12. J. Holtsmark, Annalen der Physik 363 (7), 577 (1919). DOI:10.1002/andp.19193630702
13. J. H. Jeans, Problems of Cosmogony and Stellar Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 1919).
14. M. Joyce, M. Montuori, and F. Sylos Labini, Astrophys. J. 514 (1), L5 (1999). DOI:10.1086/311930
15. R. B. Larson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 194, 809 (1981). DOI:10.1093/mnras/194.4.809
16. B. B. Mandelbrot, Fractals: Form, Chance and Dimension (W. H. Freeman and Co., San Francisco, 1977).
17. B. B. Mandelbrot, in Proc. Sixth Trieste Int. Symp. on Fractals in Physics, Trieste, Italy, 1985, Ed. by L. Pietronero and E. Tosatti (North-Holland, Amsterdam, 1986), p. 3.
18. B. Nordström, M. Mayor, J. Andersen, et al., Astron. and Astrophys. 418, 989 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20035959
19. K. F. Ogorodnikov, Dynamics of Stellar Systems (Gos. izdatel’stvo fiziko-matematicheskoi literatury, Moscow, 1958).
20. M. L. Ostashova and A. S. Rastorguev, Astrophysical Bulletin 79 (3), 504 (2024). DOI:10.1134/S1990341324600601
21. S. Rosseland, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 88, 208 (1928). DOI:10.1093/mnras/88.3.208
22. N. Sánchez, N. Añez, E. J. Alfaro, and M. Crone Odekon, Astrophys. J. 720 (1), 541 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/720/1/541
23. W. M. Smart, Stellar Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 1938).
24. L. Spitzer, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 100, 396 (1940). DOI:10.1093/mnras/100.5.396
2. E. F. Carpenter, Astrophys. J. 88, 344 (1938). DOI:10.1086/143987
3. S. Chandrasekhar, Reviews of Modern Physics 15 (1), 1 (1943). DOI:10.1103/RevModPhys.15.1
4. S. Chandrasekhar, Stochastic Problems in Physics and Astronomy (Gos. izdatel’stvo inostrannoi literatury, Moscow, 1943) [in Russian].
5. C. V. L. Charlier, Meddelanden fran Lunds Astronomiska Observatorium Series II 16, 5 (1917).
6. O. V. Chumak and A. S. Rastorguev, Astronomy Letters 42 (5), 307 (2016). DOI:10.1134/S1063773716050029
7. G. de Vaucouleurs, Science 167 (3922), 1203 (1970). DOI:10.1126/science.167.3922.1203
8. Y. N. Efremov and B. G. Elmegreen, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 299 (2), 588 (1998). DOI:10.1046/j.1365-8711.1998.01819.x
9. D. A. Gouliermis, S. Hony, and R. S. Klessen, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 439 (4), 3775 (2014). DOI:10.1093/mnras/stu228
10. P. Hertz, Mathematische Annalen 76, 387 (1909). DOI:10.1007/BF01450410
11. J. Holmberg, B. Nordström, and J. Andersen, Astron. and Astrophys. 475 (2), 519 (2007). DOI:10.1051/0004-6361:20077221
12. J. Holtsmark, Annalen der Physik 363 (7), 577 (1919). DOI:10.1002/andp.19193630702
13. J. H. Jeans, Problems of Cosmogony and Stellar Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 1919).
14. M. Joyce, M. Montuori, and F. Sylos Labini, Astrophys. J. 514 (1), L5 (1999). DOI:10.1086/311930
15. R. B. Larson, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 194, 809 (1981). DOI:10.1093/mnras/194.4.809
16. B. B. Mandelbrot, Fractals: Form, Chance and Dimension (W. H. Freeman and Co., San Francisco, 1977).
17. B. B. Mandelbrot, in Proc. Sixth Trieste Int. Symp. on Fractals in Physics, Trieste, Italy, 1985, Ed. by L. Pietronero and E. Tosatti (North-Holland, Amsterdam, 1986), p. 3.
18. B. Nordström, M. Mayor, J. Andersen, et al., Astron. and Astrophys. 418, 989 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20035959
19. K. F. Ogorodnikov, Dynamics of Stellar Systems (Gos. izdatel’stvo fiziko-matematicheskoi literatury, Moscow, 1958).
20. M. L. Ostashova and A. S. Rastorguev, Astrophysical Bulletin 79 (3), 504 (2024). DOI:10.1134/S1990341324600601
21. S. Rosseland, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 88, 208 (1928). DOI:10.1093/mnras/88.3.208
22. N. Sánchez, N. Añez, E. J. Alfaro, and M. Crone Odekon, Astrophys. J. 720 (1), 541 (2010). DOI:10.1088/0004-637X/720/1/541
23. W. M. Smart, Stellar Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 1938).
24. L. Spitzer, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 100, 396 (1940). DOI:10.1093/mnras/100.5.396
Fractal Distribution of Stars in the Solar Neighborhood and Random Forces
© 2025
M. L. Ostashova1* and A. C. Rastorguev1,2**
1Sternberg Astronomical Institute, Moscow State University, Moscow, 119234 Russia
2Lomonosov Moscow State University, Moscow, 119991 Russia
*E-mail: ostashova.mariya@physics.msu.ru
**E-mail: alex.rastorguev@gmail.com
2Lomonosov Moscow State University, Moscow, 119991 Russia
*E-mail: ostashova.mariya@physics.msu.ru
**E-mail: alex.rastorguev@gmail.com
In this paper, we study the distribution law of the random force modulus in the nearest neighbor approximation (generalized Holtsmark distribution) and the asymptotic behavior of the Holtsmark distribution for large random forces for a fractal stellar medium in the solar neighborhood. The role of collisional processes and random forces in the dynamics of stellar systems is considered. This study is based on the investigation of the spatial distribution of 200 000 stars of all spectral classes at distances from 1 to 100 pc from the Sun according to Gaia DR2 data, the results of which indicate the presence of fractal structures in the solar neighborhood with a fractal dimension of D ≃ 2.41. The asymptotic distribution of random force derived for a fractal stellar medium demonstrates the important role of strong fields, with the magnitude of the random force decreasing somewhat more slowly compared to its distribution for a homogeneous medium.
Keywords:
stars: kinematics and dynamics—Galaxy: solar neighbourhood—Galaxy: structure
К содержанию номера