NUMERICAL STUDY OF 𝑛 = 1 POLYTROPES WITH DIFFERENTIAL ROTATION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The solution space of differentially rotating polytropes 𝑛 = 1 is studied numerically. The existence of three different types of configurations is proved: from spheroids to thick tori, hockey puck-like bodies and spheroids surrounded by a torus, separate from or merging with the central body. It is shown that the last two types appear only at moderate degrees of rotation differentiality, σ ≃ 2. Rigid-body or weakly differential rotation, as well as strongly differential, do not lead to any such “exotic” types of configurations. Many calculated configurations have extremely large values of the parameter τ, which raises the question of their stability with respect to fragmentation.

About the authors

T. L. Razinkova

NRC “Kurchatov Institute”

Email: razinkova@itep.ru
Moscow, Russia

A. V. Yudin

NRC “Kurchatov Institute”; Novosibirsk State University

Email: yudin@itep.ru
Moscow, Russia; Novosibirsk, Russia

S. I. Blinnikov

NRC “Kurchatov Institute”; Kavli IPMU

Email: blinnikov@bk.ru
Moscow, Russia; Kashiwa, Chiba, Japan

References

  1. Ж.-Л. Тассуль, Теория вращающихся звезд (М.: Мир, 1982).
  2. В.В. Папоян, Д.М. Седракян, Э.В. Чубарян, Астрофизика 3, 41 (1967).
  3. P.S. Williams, Astrophys. Space Sci. 143(2), 349 (1988).
  4. R.A. James, Astrophys. J. 140, 552 (1964).
  5. С.И. Блинников, Астрон. журн. 49, 654 (1972).
  6. C.T. Cunningham, Astrophys. J. 211, 568 (1977).
  7. D. Kong, K. Zhang, and G. Schubert, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 448(1), 456 (2015).
  8. J. Knopik, P. Mach, and A. Odrzywolek, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 467(4), 4965 (2017).
  9. В.Б. Хаббард, Астрон. журн. 51, 1052 (1975).
  10. D. Kong, K. Zhang, G. Schubert, and J. Anderson, Astrophys. J. 763(2), id. 116 (2013).
  11. M.V. Vavrukh and D.V. Dzikovskyi, Contrib. Astron. Observ. Skalnate Pleso 50(4), 748 (2020).
  12. А.В. Юдин, Т.Л. Разинкова, С.И. Блинников, Письма в Астрон. журн. 45(12), 893 (2019).
  13. G.P. Horedt, Polytropes. Applications in Astrophysics and Related Fields (Kluwer Academic Publishers, 2004); Astrophys. Space Sci. Library 306, 1 (2004).
  14. P. Haensel, A.Y. Potekhin, and D.G. Yakovlev, Neutron Stars 1 (Equation of State and Structure) (Springer, 2007); Astrophys. Space Sci. Library 326, 1 (2007).
  15. A.J. Dittmann, M.C. Miller, F.K. Lamb, I. Holt, et al., arXiv:2406.14467 [astro-ph.HE] (2024).
  16. В.А. Крат, Фигуры равновесия небесных тел (М.: Гос. Из-во Техн.-теор. литературы, 1950).
  17. A.G. Aksenov and S.I. Blinnikov, Astron. And Astrophys. 290, 674 (1994).
  18. M.J. Clement, Astrophys. J. 194, 709 (1974).
  19. О. Эстербю, З. Златев, Прямые методы для разреженных матриц (М.: Мир, 1987).
  20. J. Binney and S. Tremaine, Galactic Dynamics, second edition (Princeton University Press, 2008).
  21. I. Hachisu, Y. Eriguchi, and D. Sugimoto, Progress Theor. Physics 68(1), 191 (1982).
  22. B. Basillais and J.-M. Huré, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 487(4), 4504 (2019).
  23. J. Ostriker, Astrophys. J. 140, 1056 (1964).
  24. C.-Y. Wong, Astrophys. J. 190, 675 (1974).
  25. J.M. Bardeen, Astrophys. J. 167, 425 (1971).
  26. P. Bodenheimer and J.P. Ostriker, Astrophys. J. 180, 159 (1973).
  27. B. Fryxell, K. Olson, P. Ricker, F.X. Timmes, et al., Astrophys. J. Suppl. 131(1), 273 (2000).
  28. S. Chandrasekhar and N.R. Lebovitz, Astrophys. J. 136, 1082 (1962).
  29. F.W.J. Olver, A.B. Olde Daalhuis, D.W. Lozier, B.I. Schneider, et al., NIST Digital Library of Mathematical Functions, http://dlmf.nist.gov/, Version 1.1.1, Release date 2021-03-15.
  30. G. Balmino, Celest. Mech. Dyn. Astron. 60(3), 331 (1994).
  31. M. Bevis, C. Ogle, O. Costin, C. Jekeli, et al., Reports Progress Phys. 87(7), id. 078301 (2024).
  32. M.N. Machida, K. Omukai, T. Matsumoto, and S.I. Inutsuka, Astrophys. J. 677(2), 813 (2008).
  33. D.M. Christodoulou, I. Shlosman, and J.E. Tohline, Astrophys. J. 443, 551 (1995).
  34. I. Hachisu, J.E. Tohline, and Y. Eriguchi, Astrophys. J. 323, 592 (1987).
  35. S. Chandrasekhar, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 93, 390 (1933).
  36. И.В. Комаров, И.В. Пономарев, С.Ю. Славянов, Сфероидальные и кулоновские сфероидальные функции (М.: Наука, 1976).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).