Off-equatorial orbits near compact objects
Project goals
Near compact objects, such as black holes or neutron stars, motion of particles is governed by strong gravitational field. Electrically charged particles can feel also electromagnetic force arising due to currents inside the star, plasma circling around,etc. Purpose of the proposed project is to study charged particles motion along and in the vicintiy of off-equatorial circular orbits, i.e., the so-called halo orbits, in different astrophysically important situations related to electromagnetic fields near the compact objects. This study will represent a generalization of classical analysis related to the motion of charged dust grains or ions and electrons in planetary gravitational fields and magnetospheres. Present evaluations suggest the halo orbitsexistence in the case when a compact object is endowed with a dipole-type magnetic field. This result is in accordance with the result related to planets, where the halo orbits have been theoretically predicted and experimentally confirmed. Within the implementation of the project, properties of the charged particle motion described above near neutron stars and black holes are going to be investigated in connection with their interpretation as an equatorial accretion discs corona, as well as the epicyclic motion along the halo orbits as a possible source of quasiperiodic oscillations observed in X-ray radiation of binary systems.
Keywords
chargedparticleoff-equatorialorbitcircularorbitgravitationalfieldmagneticfieldelectricfieldspacetimecompactobjectneutronstarblackholenakedsingularity
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Post-graduate (doctorate) grants
Call for proposals
Postdoktorandské granty 10 (SGA02010GA1PD)
Main participants
—
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P209-10-P190
Alternative language
Project name in Czech
Mimo-ekvatoriální orbity v blízkosti kompaktních objektů
Annotation in Czech
V blízkosti kompaktních objektů, jako jsou černé díry a neutronové hvězdy, je pohyb částic ovlivňován silným gravitačním polem. Na elektricky nabité částice zde působí také elektromagnetické síly, které vznikají díky elektrickým proudům uvnitř hvězdy, rotující plazmě v okolí, apod. Podstatou navrhovaného projektu je studium pohybu elektricky nabitých částic podél a v blízkosti kruhových orbit mimo ekvatoriální rovinu, tj. tzv. halo orbit, v různých astrofyzikálně významných situacích spojených s elektromagnetickými poli v okolí kompaktních objektů. Toto studium bude představovat zobecnění klasických analýz pohybu nabitých prachových zrn nebo iontů a elektronů v gravitačních polích a magnetosférách planet. Dosavadní výpočty naznačují existenci halo orbit v případě, kdy je kompaktní objekt vybaven magnetickým polem dipólového charakteru. Takový výsledek je v souladu s klasickým výsledkem platícím pro planety, v jejichž blízkosti byly halo orbity teoreticky předpovězeny a experimentálně prokázány. V rámci realizace projektu bude výše uvedený pohyb nabitých částic v okolí neutronových hvězd a černých děr zkoumán také v souvislosti s tím, že může reprezentovat koronu ekvatoriálních akrečních disků, a epicyklický pohyb kolem halo orbit jako potenciální zdroj kvaziperiodických oscilací pozorovaných v RTG záření binárních systémů.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BE - Theoretical physics
CEP - secondary branch
BN - Astronomy and celestial mechanics, astrophysics
CEP - another secondary branch
—
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
10308 - Astronomy (including astrophysics,space science)
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project brought results of a high quality that were published in 5 papers. They obtained new knowledge on the motion of electrically charged particles in the vicinity of off-equatorial orbits around compact objects, and they theoretically showed thatsuch structures can exist and they may be astrophysically relevant.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2010
Realization period - end
Dec 31, 2012
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2012
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP13-GA0-GP-U/03:3
Data delivery date
May 2, 2016
Finance
Total approved costs
1,538 thou. CZK
Public financial support
1,538 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
1 538 CZK thou.
Public support
1 538 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BE - Theoretical physics
Solution period
01. 01. 2010 - 31. 12. 2012