АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2026, том 81, № 1, страницы 101–107
КИНЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ФРАКТАЛЬНОЙ ЗВЕЗДНОЙ СРЕДЫ В ОКРЕСТНОСТИ СОЛНЦА
© 2026
М. Л. Осташова1*
,
А. С. Расторгуев1,2**
,
А. С. Расторгуев1,2**
1Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Москва, 119234 Россия
2Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, 119991 Россия
*E-mail: ostashova.mariya@physics.msu.ru
**E-mail: alex.rastorguev@gmail.com
2Московский государственный университет им. 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 25 июля 2025 года; после доработки 15 сентября 2025 года; принята к публикации 20 сентября 2025 года
В данной работе оцениваются кинетические параметры фрактальной звездной среды в окрестности Солнца. В связи с этим приводятся основные стадии развития идей о фрактальных структурах в звездной среде галактик. 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 с фрактальной размерностью \({D\approx 2.41}\). На основании полученных данных исследуются кинетические свойства фрактальной звездной среды. Рассматривается роль иррегулярных сил и парных сближений звезд в столкновительной кинетике звездных систем. Показано, что кинетические параметры, такие как эффективное межчастичное (межзвездное) расстояние, корреляционная длина, коэффициент динамического трения, прицельный параметр для фрактальной звездной среды, существенно отличаются от соответствующих параметров для квазиоднородной среды с ограниченными флуктуациями плотности и зависят от фрактальной размерности. Найдено, что фрактальное строение звездной среды приводит к сокращению времени релаксации в Галактике.
Ключевые слова:
звезды: кинематика и динамика — окрестности Солнца — Галактика: структура
ФинансированиеСписок литературы
Эта работа была поддержана за счет бюджетов организаций.
Список литературы
1. J. Binney and S. Tremaine, Galactic Dynamics, 2nd ed. (Princeton University Press, Princeton, 2008).
2. S. L. Brown, V. D. Shah, M. V. Morrell, et al., Phys. Rev. E 98 (6), id. 062616 (2018). DOI:10.1103/PhysRevE.98.062616
3. E. F. Carpenter, Astrophys. J. 88, 344 (1938). DOI:10.1086/143987
4. S. Chandrasekhar, Astrophys. J. 93, 323 (1941). DOI:10.1086/144267
5. S. Chandrasekhar, Reviews of Modern Physics 15 (1), 1 (1943). DOI:10.1103/RevModPhys.15.1
6. O. V. Chumak and A. S. Rastorguev, Astronomy Letters 42 (5), 307 (2016). DOI:10.1134/S1063773716050029
7. O. V. Chumak and A. S. Rastorguev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 464 (3), 2777 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2538
8. M. Davis and P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 267, 465 (1983). DOI:10.1086/160884
9. G. de Vaucouleurs, Science 167 (3922), 1203 (1970). DOI:10.1126/science.167.3922.1203
10. H. J. de Vega, N. Sánchez, and F. Combes, Astrophys. J. 500 (1), 8 (1998). DOI:10.1086/305700
11. J. Einasto, in Proc. Third ESO-CERN Symp., Bologna, Italy, 1988, Ed. by M. Caffo, R. Fanti, G. Giacomelli, A. Renzini (Dordrecht, Netherlands, 1989), pp. 231–234.
12. F. Elias, E. J. Alfaro, and J. Cabrera-Caño, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 397 (1), 2 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14465.x
13. D. M. Elmegreen, B. G. Elmegreen, A. Adamo, et al., Astrophys. J. 787 (1), article id. L15 (2014). DOI:10.1088/2041-8205/787/1/L15
14. J. Holmberg, B. Nordström, and J. Andersen, Astron. and Astrophys. 501 (3), 941 (2009). DOI:10.1051/0004-6361/200811191
15. J. H. Jeans, Problems of Cosmogony and Stellar Dynamics (University Press, Cambridge, 1919).
16. M. Joyce, M. Montuori, and F. Sylos Labini, Astrophys. J. 514 (1), L5 (1999). DOI:10.1086/311930
17. I. R. King, An Introduction to Classical Stellar Dynamics (URSS,Moscow, 2002). [in Russian]
18. B. B. Mandelbrot, Fractals: Form, Chance and Dimension, (W. H. Freedman & Co., San Francisco, 1977).
19. B. B. Mandelbrot, in Proc. Sixth Trieste Intern. Symp. on Fractals in Physics, Trieste, Italy, 1985, Ed. by L. Pietronero and E. Tosatti (North Holland Publishing, Amsterdam, 1986) pp. 3-28.
20. B. Nordström, M. Mayor, J. Andersen, et al., Astron. and Astrophys. 418, 989 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20035959
21. K. F. Ogorodnikov, Dynamics of Stellar Systems (Fizmatgiz, Moscow, 1958). [in Russian]
22. M. L. Ostashova and A. S. Rastorguev, Astrophysical Bulletin 79 (3), 504 (2024). DOI:10.1134/S1990341324600601
23. S. Rosseland, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 88, 208 (1928). DOI:10.1093/mnras/88.3.208
24. H. Shapley, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 94, 791 (1934). DOI:10.1093/mnras/94.9.791
25. W. M. Smart, Stellar Dynamics (University Press, Cambridge, 1938).
26. R. E. Williamson and S. Chandrasekhar, Astrophys. J. 93, 305 (1941). DOI:10.1086/144266
27. B. Yanny and S. Gardner, Astrophys. J. 777 (2), article id. 91 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/777/2/91
2. S. L. Brown, V. D. Shah, M. V. Morrell, et al., Phys. Rev. E 98 (6), id. 062616 (2018). DOI:10.1103/PhysRevE.98.062616
3. E. F. Carpenter, Astrophys. J. 88, 344 (1938). DOI:10.1086/143987
4. S. Chandrasekhar, Astrophys. J. 93, 323 (1941). DOI:10.1086/144267
5. S. Chandrasekhar, Reviews of Modern Physics 15 (1), 1 (1943). DOI:10.1103/RevModPhys.15.1
6. O. V. Chumak and A. S. Rastorguev, Astronomy Letters 42 (5), 307 (2016). DOI:10.1134/S1063773716050029
7. O. V. Chumak and A. S. Rastorguev, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 464 (3), 2777 (2017). DOI:10.1093/mnras/stw2538
8. M. Davis and P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 267, 465 (1983). DOI:10.1086/160884
9. G. de Vaucouleurs, Science 167 (3922), 1203 (1970). DOI:10.1126/science.167.3922.1203
10. H. J. de Vega, N. Sánchez, and F. Combes, Astrophys. J. 500 (1), 8 (1998). DOI:10.1086/305700
11. J. Einasto, in Proc. Third ESO-CERN Symp., Bologna, Italy, 1988, Ed. by M. Caffo, R. Fanti, G. Giacomelli, A. Renzini (Dordrecht, Netherlands, 1989), pp. 231–234.
12. F. Elias, E. J. Alfaro, and J. Cabrera-Caño, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 397 (1), 2 (2009). DOI:10.1111/j.1365-2966.2009.14465.x
13. D. M. Elmegreen, B. G. Elmegreen, A. Adamo, et al., Astrophys. J. 787 (1), article id. L15 (2014). DOI:10.1088/2041-8205/787/1/L15
14. J. Holmberg, B. Nordström, and J. Andersen, Astron. and Astrophys. 501 (3), 941 (2009). DOI:10.1051/0004-6361/200811191
15. J. H. Jeans, Problems of Cosmogony and Stellar Dynamics (University Press, Cambridge, 1919).
16. M. Joyce, M. Montuori, and F. Sylos Labini, Astrophys. J. 514 (1), L5 (1999). DOI:10.1086/311930
17. I. R. King, An Introduction to Classical Stellar Dynamics (URSS,Moscow, 2002). [in Russian]
18. B. B. Mandelbrot, Fractals: Form, Chance and Dimension, (W. H. Freedman & Co., San Francisco, 1977).
19. B. B. Mandelbrot, in Proc. Sixth Trieste Intern. Symp. on Fractals in Physics, Trieste, Italy, 1985, Ed. by L. Pietronero and E. Tosatti (North Holland Publishing, Amsterdam, 1986) pp. 3-28.
20. B. Nordström, M. Mayor, J. Andersen, et al., Astron. and Astrophys. 418, 989 (2004). DOI:10.1051/0004-6361:20035959
21. K. F. Ogorodnikov, Dynamics of Stellar Systems (Fizmatgiz, Moscow, 1958). [in Russian]
22. M. L. Ostashova and A. S. Rastorguev, Astrophysical Bulletin 79 (3), 504 (2024). DOI:10.1134/S1990341324600601
23. S. Rosseland, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 88, 208 (1928). DOI:10.1093/mnras/88.3.208
24. H. Shapley, Monthly Notices Royal Astron. Soc. 94, 791 (1934). DOI:10.1093/mnras/94.9.791
25. W. M. Smart, Stellar Dynamics (University Press, Cambridge, 1938).
26. R. E. Williamson and S. Chandrasekhar, Astrophys. J. 93, 305 (1941). DOI:10.1086/144266
27. B. Yanny and S. Gardner, Astrophys. J. 777 (2), article id. 91 (2013). DOI:10.1088/0004-637X/777/2/91
Kinetic Parameters of the Fractal Stellar Medium in the Vicinity of the Sun
© 2026
M. L. Ostashova1* and
A. S. Rastorguev1,2**
and
A. S. 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
This paper estimates the kinetic parameters of the fractal stellar medium in the vicinity of the Sun. In this regard, the main stages in the development of ideas about fractal structures in the stellar medium of galaxies are presented. This study is based on an investigation of the spatial distribution of 200 000 stars of all spectral classes at distances from 1 to 100 pc from the Sun, based on Gaia DR2 data. The results indicate the presence of fractal structures in the solar neighborhood with a fractal dimension of \({D\approx 2.41}\). Based on these data, the kinetic properties of the fractal stellar medium are studied. The role of irregular forces and paired stellar encounters in the collisional kinetics of stellar systems is considered. It has been shown that kinetic parameters such as the effective interparticle (interstellar) distance, correlation length, dynamic friction coefficient, and impact parameter for a fractal stellar medium differ significantly fromthe corresponding parameters for a quasi-homogeneous medium with limited density fluctuations and depend on the fractal dimension. It has been found that the fractal structure of the stellar medium leads to a shortening of the relaxation time in the Galaxy.
Keywords:
stars: kinematics and dynamics; Solar neighborhood; Galaxy: structure
К содержанию номера