Vznik dvojhvězd a vícenásobných hvězdných soustav ve hvězdokupách v důsledku jejich rané expanze a revirialisace

• Název práce v češtině: Vznik dvojhvězd a vícenásobných hvězdných soustav ve hvězdokupách v důsledku jejich rané expanze a revirialisace
• Název v anglickém jazyce: Formation of binary and multiple stars in young star clusters during their early expansion and revirialisation
• Klíčová slova: otevřené hvězdokupy|tvorba hvězd|dvojhvězdy|N-částicové modely
• Klíčová slova anglicky: open clusters|star formation|binary stars|N-body models
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Vedoucí / školitel: Mgr. František Dinnbier, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Po seznámení se se základní literaturou se student naučí pracovat s výstupem
programu N-body6 který se týká vlastností dvojhvězd. Student bude analyzovat
procentuální zastoupení dvojhvězd, jejich oběžné parametry (oběžnou
periodu a ekcentricitu), časový vývoj těchto parametrů a stabilitu těchto
dvojhvězd. Student se dále pokusí detekovat vícenásobné hvězdné soustavy a v
případě jejich detekce na nich provede analogickou studii jakou provedl v případě
dvojhvězd. Student se pokusí porozumět dynamickým procesům, které vedou ke vzniku
dvojhvězd během raných vývojových stádií hvězdokup.

Výsledky N-částicových modelů hvězdokup budou studentovi poskytnuty školitelem. U
daných hvězdokup se předpokládá že zpočátku neobsahují žádné dvojhvězdy a
případné dvojhvězdy nebo vícenásobné hvězdné systémy vznikají v důsledku
rychlých změn gravitačního potenciálu hvězdokupy v době kdy hmotné hvězdy
odstraňují z hvězdokupy její zárodečný plyn.

Seznam odborné literatury

Binney, J., & Tremaine, S. 2008, Galactic Dynamics: Second Edition (Princeton University Press)
Heggie, D. & Hut, P. 2003, The Gravitational Million-Body Problem: A Multidisciplinary Approach to Star Cluster Dynamics. Cambridge Univ. Press, Cambridge
Aarseth, S. J. & Hills J. G. 1972, A&A, 21, 255
Lada, C. J., Margulis, M., & Dearborn, D. 1984, ApJ, 285, 141
Kroupa, P., Aarseth, S., & Hurley, J. 2001, MNRAS, 321, 699
Kouwenhoven et al. 2010, MNRAS, 404, 1835
Moe, M., & Di Stefano, R. 2017, ApJS, 230, 15

Předběžná náplň práce

Záhy po jejich vzniku, ve stáří nejpozději několika milionů let, ionizující
záření a hvězdný vítr z hmotných hvězd odstraní plyn z hvězdokupy, který
dosud nebyl spotřebován ke tvorbě hvězd. Vzhledem k tomu že hmotnost tohoto plynu
může být srovnatelná s hmotností hvězd v dané hvězdokupě, změna gravitačního
potenciálu hvězdokupy v důsledku jeho odstranění má značný dopad na dynamiku
hvězd. Jedním z těchto známých dopadů je tvorba dvojhvězd, kdy za příhodných
podmínek může až 30% hvězd z hvězdokupy vytvořit dvojhvězdy. Tyto dvojhvězdy
jsou většinou volněji vázané s hlavní poloosou typicky 10^4 a6 10^5 AU. Mechanismus
vzniku těchto dvojhvězd zatím nebyl popsán.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Star clusters expel their non-star forming gas soon after their formation (by the age of
up to several millions of years). Since the gas constitutes a non-negligible mass of the
cluster, its removal has a large impact on the cluster dynamics and cluster survival,
with many stars escaping from the cluster. It was described in the literature that
many binary stars form during gas removal (up to 30% of the total cluster population
can form binaries), but neither their properties nor the formation mechanism of the
binary stars have been thoroughly studied.

The purpose of this work will be to investigate the binary fraction and their orbital
elements as a function of the primary mass in N-body models, and whether gas removal
can form triples or more complicated hierarchical systems in clusters which do not
contain primordial binary stars. In addition, the student will attempt to understand
the formation mechanism of binary stars during gas expulsion. Numerical models of star
clusters including gas expulsion, which will serve as the source data for the project,
are already available.