Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Проводилось активное наблюдение аккрецирующих двойных систем с компактными аккреторами: черными дырами и белыми карликами. Получены новые наблюдения карликовых новых OV Boo и ASASSN-15po. Продолжено изучение поведения рентгеновской системы HZ Her, которая демонстрирует сложные и пока не объясненные орбитальные оптические кривые блеска в различных фазах прецессионного цикла. Продолжено изучение ранних этапов вспышек рентгеновских новых, ассоциируемых с маломассивными рентгеновскими двойными системами. По совместным данным наблюдений в рентгеновском и оптическом диапазонах была подробно проанализирована наблюдаемая эволюция широкополосного спектра во время вспышки Aql X-1 в 2013 году. Кроме того, проведено аналитическое исследование вспышек в подобных двойных системах с помощью разработанного ранее в рамках Проекта кода Freddi, которое позволило выявить соотношение для задержки между пиками светимости в различных спектральных диапазонах. Объяснены наблюдательные зависимости параметров циклотронной линии в «докритическом» режиме аккреции на нейтронные звезды в системах GX 304-1 и Cep X-4. Получены соотношения для параметров циклотронной линии, параметра комптонизации и жесткости рентгеновских спектров как функций светимости. Продолжена работа над трехмерным газодинамическим кодом для моделирования аккреции в карликовых новых. В этом году с помощью этого кода удалось объяснить некоторые наблюдательные особенности орбитальных кривых блеска системы PHL 1445, а также теоретически исследовать поведение аккреционного диска на временах около 50 орбитальных периодов двойной системы. Для объяснения наблюдаемых особенностей ультрамощных рентгеновских источников (ULX) была построена новая модель аккреционного диска вокруг сильно намагниченной нейтронной звезды. В рамках данной модели большой размер магнитосферы нейтронной звезды позволяет считать аккреционный диск тонким несмотря на значительное превышение светимостью эддингтоновского предела. Предложено дальнейшее усовершенствование модели, которое позволит учесть эффекты адвекции и истечения из диска. Рассмотрена гипотеза протяженной рассеивающей оболочки в квазарах, которую формирует вещество газопылевого тора и области широких линий. На основе этой модели удалось объяснить не только характерные видимые размеры квазара в оптике и ультрафиолете, но и общий вид зависимости размера от длины волны. В рамках продолжающейся работы по поиску механизма развития турбулентности в сдвиговых осесимметричных течениях был обнаружен новый тип возмущений, приводящих к докритической турбулентности, названный «кросс-роллами». Приближенное аналитическое решение позволило сделать оценку зависимости числа Рейнольдса, при котором происходит переход в турбулентное состояние, которая совпадает с имеющимися данными численных экспериментов. На основе методов и подходов, которыми обладает Научный коллектив в области физики аккреции близ релятивистских объектов, была решена задача из смежной области — моделирование миграции планет в диске, образующемся в двойной системе за счет захвата звездного ветра проэволюционировавшего компаньона. Показано, что скорость миграции в аккреционном диске в двойной может быть достаточно велика, чтобы выпадение планет на звезду происходило за время меньшее времени эволюции звезды-гиганта, являющейся поставщиком вещества в диск. На основе архивных данных наблюдений орбитальной обсерватории XMM-Newton с 2000 по 2016 год составлен каталог ранее неизвестных вспышек продолжительностью в 10—10000 секунд. Проведено гидродинамическое моделирование сверхновой 2013dx, которая ассоциируется с гамма-всплеском. Были определены различные параметры этой сверхновой: масса и радиус предсверхновой, масса Ni56, масса компактного остатка, энергия взрыва. Полученная масса остатка в 6 масс Солнца подразумевает образование черной дыры во время вспышки. С помощью популяционного синтеза произведен анализ возможных эволюционных каналов рождения двойных черных дыр с массами и спинами, определенными из наблюдений гравитационно-волновых сигналов LIGO. Показано, что в то время как двойные черные дыры с суммарной массой меньше 50 масс (источники GW151226 и LTV151012) могут быть получены из стандартного эволюционного сценария, более массивные пары могут образовываться из двойных звезд с нулевой металличностью (GW150914, GW170104). Было рассмотрено появление кварковых звезд в тесных двойных системах, как за счет рождения массивного компактного объекта, так и в результате аккреции в двойной системе, приведшей к увеличению массы компактного объекта. Получены оценки появления двойных кварковых звезд и темпа их слияния.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В 2018 году в рамках Проекта выполнялись работы по теоретическому исследованию теории и наблюдениям аккреции на белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры и звезды, окруженные экзопланетами. Также коллективом исполнителей Проекта были исследованы многочисленные наблюдательные проявления звездной эволюции, связанные с физикой компактных звездных остатков. Участниками Проекта подготовлена к изданию коллективная монография под редакцией руководителя Проекта “Accretion flows in astrophysics” . Книга издана Springer в 2018 году. Проведено наблюдательное и теоретическое исследование аккреции в тесных двойных системах. 1) Произведено фотометрическое исследование ряда катаклизмических переменных. Для KT Eri определен период, расстояние между компонентами, радиус вторичного компонента и расстояние до системы. Для системы J1621 нами определен угол наклонения орбиты к лучу зрения. Для ASASSN-17hw нами посчитан период ранних суперхампов во время сверхвспышки, также посчитано отношение масс системы. 2) На основании моделирования наблюдаемых кривых блеска HZ Her были получены 20 синтетических кривых блеска на разных фазах прецессионного цикла. Моделирование было произведено при постоянном отрицательном (- 60 градусов) угле закрутки аккреционного диска. По всем 20 фазам прецессионного цикла имеет место удовлетворительное согласие рассчитанных кривых блеска с наблюдаемыми точками. На первых пяти прецессионных фазах (после включения рентгеновского источника) перед рентгеновским затмением обнаружена особенность в виде "зуба", которая медленно смещается с фазой прецессионного цикла навстречу орбитальному движению. Эта особенность возникает в результате взаимодействия нестационарных струй, истекающих из HZ Her, с поверхностью аккреционного диска. Эти струи являются существенной частью нелинейного динамического механизма, который синхронизирует вынужденную прецессию аккреционного диска со свободной прецессией нейтронной звезды. 3) Построена модель тесной двойной системы с маломассивным донором, соответствующая по параметрам системе PHL1445. Модель системы включает в себя трехмерную газодинамическую модель аккреционного диска вместе со струей, истекающей из внутренней точки Лагранжа, и горячей линией в области взаимодействия струи и диска, а также упрощенные физические модели донора, аккретора и ближайших окрестностей аккретора. Построенные с использованием модели синтетические кривые блеска хорошо согласуются с имеющимися наблюдательными данными, повторяя профиль усредненных наблюдательных кривых. 4) В ходе работы был детально исследована миграция планет в аккреционном диске, образованном в тесной двойной системе. Источником вещества является медленный ветер звезды-гиганта. Планеты обращаются вокруг звезды Главной последовательности. Показано, что при реалистичных темпах истечения наиболее массивные планеты могут успеть мигрировать вплоть до внутренних частей диска. Был проведен популяционный синтез с целью получения оценок количества слияний планет со звездами. Рассмотрены разные типы взаимодействия (медленное перетекание, приливный разрыв, прямой удар) планет и звезд разных типов (Главная последовательность, красные гиганты). Темп слияний с красными гигантами составляет примерно 3 события в год на галактику, подобную нашей. 5) Для сдвиговых гармоник страто-ротационных вихрей и внутренних гравитационных волн, была впервые сформулирована оптимизационная задача, позволяющая искать указанные типы возмущений с наибольшим ростом амплитуды, которые могут играть ключевую роль в нелинейной гидродинамической неустойчивости экваториальных областей протопланетных дисков на стадии формирования пылевого субдиска. 6) Нами рассмотрен перенос момента импульса в осесимметричном стационарном тонком диске с локальной вязкостью ньютоновского типа. Такой подход приводит к необычному эффекту -- меридиональной циркуляции в диске, при которой радиальная скорость может оказаться направленной наружу вблизи экваториальной плоскости течения. Мы исследовали влияние меридиональной циркуляции на перераспределение энергии в диске. В этом году было проведено исследование следующих аспектов физики нейтронных звезд: аккреции на них и эволюции их магнитного поля 1) Методом популяционного синтеза произведен расчет эволюции массивных рентгеновских двойных с детальным учетом различных режимов аккреции вещества на нейтронную звезду. Показано, что в режиме сверхкритической дисковой аккреции такие системы проявляют себя как пульсирующие ультраяркие рентгеновские источники. 2) Исследованы необходимые условия для возникновения систем с аккрецирующими магнитарами. Показано, что для достижения нейтронной звездой стадии аккреции в тесной двойной системе в течение отрезка времени, когда компактный объект еще обладает сильным магнитным полем, необходимо выполнение нескольких условий. Основным условием является наличие стадии так называемого холловского аттрактора, когда быстрая эволюция конфигурации магнитного поля останавливается за счет холловского каскада. Также необходимо, чтобы нейтронная звезда достаточно быстро остывала, чтобы избежать больших омических потерь за счет рассеяния электронов на фононах. Наконец, третьим условием является низкое значение параметра Q, характеризующего темп затухания поля за счет неоднородностей в коре нейтронной звезды. Показано, что реалистичные комбинации параметров позволяют получить системы с аккрецирующими магнитарами. В таком случае нейтронные звезды в таких двойных находятся на стадии холловского аттрактора. 3) Для структуры излучающей области аккрецирующего потока с бесстолкновительной ударной волной над поверхностью нейтронной звезды, получены аналитические решения. Решения описывают поведение эффективного параметра комптонизации излучающей области с учетом влияния на перенос излучения сверхсильного магнитного поля и параметров циклотронной линии. Также получены численные решения, описывающие рентгеновские спектры (в том числе циклотронные линии) с учетом поляризации излучения в магнитном поле для различных темпов аккреции, не превышающих критическое значение. Изучены наблюдаемые спектры мощности рентгеновских пульсаров. Получены уравнения, описывающие динамику плазмы при движении вдоль магнитных силовых линий. 4) Нами выведена система нелинейных уравнений, описывающая динамику пограничного слоя аккреционного диска на поверхности незамагниченной нейтронной звезды. С использованием псевдоспектральных методов мы решили эту систему численно и исследовали перенос момента импульса и переменность пограничного слоя. Результаты исследования в дальнейшем планируется использовать для интерпретации наблюдаемых кривых блеска и спектров мощности рентгеновских двойных. 5) Исследована эволюция одиночных нейтронных звезд с нетривиальной эволюцией магнитного поля. Показано, что природа недавно обнаруженного радиопульсара PSR J0250+5854 с рекордно длинным периодом вращения 23.5 с может быть объяснена в рамках эволюционной модели с холловским аттрактором. В таком случае, предшественником радиопульсара мог быть магнитар, магнитное поле которого, испытав значительное затухание, в настоящее время эволюционирует слабо, так как источник находится на стадии холловского аттрактора. 6) С целью изучения последствий эволюции магнитного поля одиночных нейтронных звезд нами была предпринята попытка выделить радиопульсары, которые могли пройти через стадию всплывания магнитного поля после эпизода сильной возвратной аккреции (fall-back). Были написаны заявки на наблюдения выделенных кандидатов в рентгеновском диапазоне. В итоге, были проведены наблюдения пульсара J1154—6250 на рентгеновском телескопе XMM-Newton. Впервые удалось обнаружить тепловое излучение от этого источника. Анализ данных показал, что вероятнее всего источник является типичным старым радиопульсаром, а не относительно молодым объектом со всплывшим полем.