Колові орбіти навколо статичної сферично-симетричної конфігурації з лінійним масивним скалярним полем у загальній теорії відносності

Zhdanov, V., & Tvardovsky, D. (2025). Circular Orbits Around Static Spherically Symmetric Configuration with Linear Massive Scalar Field in General Relativity. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Astronomy, 2 (72), 39–43. https://doi.org/10.17721/btsnua.2025.72.39-43

Вступ. Теорії зі скалярними полями широко обговорюють в узагальненнях Стандартної космологічної моделі, що стосуються інфляції Всесвіту, динамічної темної енергії, Hubble Tension тощо. Введення скалярного поля в статичну сферично-симетричну (SSS) асимптотично плоску гравітаційну систему зазвичай призводить до особливостей розподілу стабільних колових орбіт, які можуть бути пов’язані зі спостережними ефектами. Ми вивчаємо цей розподіл у випадку масивного скалярного поля в межах загальної теорії відносності.
Методи. Ми розглядаємо рівняння Ейнштейна з мінімально зв’язаним масивним скалярним полем, що призводить до звичайної диференціальної системи, яка розв’язується чисельно (випадок SSS). Цей розв’язок застосовують для вивчення розподілу стабільних колових орбіт пробних тіл на основі властивостей ефективного потенціалу.
Результати. Навколо асимптотично плоскої конфігурації SSS є дві основні області: область слабкого поля, де ми маємо наближений аналітичний опис розв’язку та звичайний розподіл колових орбіт, як у випадку метрики Шварцшильда, та область скаляризації зі значним відхиленням метрики від метрики Шварцшильда. В області скаляризації отримано числові розв’язки для скалярного поля з відповідними метричними коефіцієнтами. Отримано аналітичні співвідношення для дослідження колових орбіт пробного тіла. Ми показуємо, що для широкого діапазону мас скалярного поля й астрофізично релевантних конфігураційних мас або існує область слабкостабільних кругових орбіт поблизу центра, або кругові орбіти в області скаляризації взагалі відсутні.
Висновки. Розподіл стабільних колових орбіт суттєво відрізняється від випадку чорної діри Шварцшильда. Для достатньо великих мас скалярного поля та конфігураційних мас колові орбіти в області скаляризації будуть практично відсутні. Це дозволяє зробити аналогічний висновок щодо структури акреційних дисків.