Помимо основной области, связанной с астрофизикой компактных объектов, отдел занимается большим спектром проблем теоретической астрофизики от рождения Вселенной до образования планетных систем.

В центре его внимания находятся образование, строение и эволюция релятивистских объектов, нейтронных звезд и черных дыр, а также их взаимодействие с веществом звезды-компаньона в двойных системах.

Во Вселенной наиболее ярко проявляют себя аккрецирующие релятивистские объекты, поэтому развитие теории дисковой аккреции всегда являлось приоритетным направлением работы отдела. Стандартная модель дисковой аккреции оказалась плодотворной и в моделировании протопланетных дисков, что позволяет отделу давать научный вклад в теорию образования планет.

С момента основания отдела, в его стенах занимаются астрофизическими следствиями современных расширений общей теории относительности и фундаментальными вопросами космологии ранней Вселенной.

Отдел релятивистской астрофизики был основан в 1982 году академиком Я.Б. Зельдовичем. Широта его научных интересов к приложениям релятивистской физики и физики высоких энергий во Вселенной определила и широту направлений, в которых стали вести исследования его ученики, а в последствии и ученики его учеников. В настоящее время отделом руководит профессор д.ф.-м.н. Н.И. Шакура, один из основателей широко известной теории стандартной дисковой аккреции.

Педагогическая работа

Алексеев Станислав Олегович, д.ф.-м.н профессор:

• Общая теория относительности для астрономов, 5 курс, спецкурс;
• Современное развитие ОТО для астрономов, 5 курс, спецкурс.

Журавлёв Вячеслав Вячеславович, к.ф-м.н.ф.:

• Физика формирования и эволюция планет, 6 курс, спецкурс.

Постнов Константин Александрович, д.ф.-м.н. профессор:

• Общая астрофизика, 3 курс, отделенческий курс;
• Астрофизика высоких энергий, 5 курс, спецкурс;
• Гравитационно-волновая астрономия, 6 курс, спецкурс.

Сажина Ольга Сергеевна, д.ф-м.н.:

• Математическая обработка наблюдений, 1 курс, отделенческий курс;
• Математическая обработка наблюдательных и экспериментальных данных, 4 курс, спецкурс.

Топоренский АлексейВладимирович, к.ф-м.н.:

• Основы космологии, 6 курс, спецкурс.

Шакура Николай Иванович, д.ф-м.н. профессор:

• Тесные двойные системы с компактными объектами, 6 курс, спецкурс.

Научная работа

Основные темы научных исследований

Тесные двойные системы с компактными объектами

Анализ сценариев образования таких систем методом популяционного синтеза с использованием современных численных моделей звездной эволюции. Разработка и совершенствование физических моделей отдельных классов таких систем: рентгеновских двойных и катаклизмических переменных, содержащих аккреционные диски, симбиотических рентгеновских двойных и др. Моделирование структуры нестационарных аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд и черных дыр в тесных двойных системах, интерпретация наблюдаемых вспышек аккрецирующих рентгеновских источников. Объяснение наблюдательных проявлений двойных и кратных систем на различных этапах их эволюции. Исследование рентгеновской двойной системы HZ Her/Her X-1, детальное моделирование кривых блеска.

Астрофизические источники гравитационных волн для наземных и космических лазерных интерферометров

Анализ астрофизических и космологических сценариев образования двойных черных дыр и их прародителей.

Стохастический фон гравитационных волн, его поиск методом пульсарного тайминга и космологические сценарии образования.

Эволюция нейтронных звезд

Моделирование магнито-вращательной эволюции нейтронных звезд. Популяционный синтез одиночных нейтронных звезд. Изучение быстрых радиовсплесков.

Фундаментальные вопросы теории дисковой аккреции

Развитие теории изгибных аккреционных дисков. Анализ гидродинамических и магнитогидродинамических неустойчивостей плазменной, газовой и газопылевой сред, формирующих как горячие, так и холодные аккреционные диски. Анализ проблемы возникновения турбулентности в (квази-)кеплеровском потоке вещества. Анализ проблемы образования допланетных тел в протопланетных дисках.

Взаимодействие звезд и экзопланет

Изучение астрофизических сценариев, приводящих к сближению планет со звездами. Исследование приливных эффектов в системах звезда-планета. Моделирование миграции планет в холодных аккреционных дисках, образующихся вследствие эволюции компонент двойных звездных систем.

Проверка расширений общей теории относительности Эйнштейна методами наблюдательной астрофизики и космологии

Предсказание новых свойств релятивистских астрофизических объектов, следующих из ряда расширенных теорий гравитации. Анализ возможности их проверки по данным гравитационно-волновой астрономии.

Проверка расширенных теорий гравитации на соответствие астрофизическим данным как в локальных системах, так и на масштабе Вселенной. Поиск законов сохранения в телепараллельных эквивалентах общей теории относительности, тестируемых по решениям, описывающим чёрные дыры и динамику Вселенной.

Проблемы космологии ранней Вселенной

Исследование компактификации дополнительных измерений в рамках многомерной космологии.

Проработка сложных моделей инфляционной стадии расширения Вселенной. Приложение расширенных теорий гравитации к проблеме рождения Вселенной: выбор между сингулярностью и отскоком, возможность инфляции и ее альтернатив.

Поиск пекулярных объектов во Вселенной

Разработка новых наблюдательных программ по поиску космических струн.

Разработка стратегии поиска кротовых нор методами наблюдательной астрономии.

Наиболее значимые публикаци за последние 5 лет

• Nekrasov, A. D., Zhuravlev, V. V., Popov, S. B. Planetary migration in wind-fed non-stationary accretion disks in binary systems. 2025. Astronomy & Astrophysics, Volume 694, id.A41, 28 pp.
• Ivanov, P. B., Zhuravlev, V. V. On the evolution of a twisted thin accretion disc in eccentric inclined supermassive binary black holes. 2024. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 528, Issue 1, pp.337-352
• Bulygin, Igor I., Sazhin, Mikhail V., Sazhina, Olga S. Theory of gravitational lensing on a curved cosmic string. 2023.
  The European Physical Journal C, Volume 83, Issue 9, article id.844
• Kolesnikov, Dmitry, Shakura, Nikolai, Postnov, Konstantin Evidence for neutron star triaxial free precession in Her X-1 from Fermi/GBM pulse period measurements. 2022. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 513, Issue 3, pp.3359-3367
• Khangulyan, D., Barkov, Maxim V., Popov, S. B. Fast Radio Bursts by High-frequency Synchrotron Maser Emission Generated at the Reverse Shock of a Powerful Magnetar Flare. 2022. The Astrophysical Journal, Volume 927, Issue 1, id.2, 9 pp.
• Emtsova, E. D., Krššák, M., Petrov, A. N., Toporensky, A. V. On conserved quantities for the Schwarzschild black hole in teleparallel gravity. 2021.The European Physical Journal C, Volume 81, Issue 8, article id.743
• Kuranov, A. G., Postnov, K. A., Yungelson, L. R. Population Synthesis of Ultraluminous X-ray Sources with Magnetized Neutron Stars. 2020. Astronomy Letters, Volume 46, Issue 10, p.658-676
• Mishra, Swagat S., Müller, Daniel, Toporensky, Aleksey V., Generality of Starobinsky and Higgs inflation in the Jordan frame. 2020. Physical Review D, Volume 102, Issue 6, article id.063523
• Alexeyev, S. O., Prokopov, V. A. Shadows from Spinning Black Holes in Extended Gravity. 2020.
  Journal of Experimental and Theoretical Physics, Volume 130, Issue 5, p.666-670
• Emtsova, E. D., Petrov, A. N., Toporensky, A. V. Conserved currents and superpotentials in teleparallel equivalent of GR. 2020. Classical and Quantum Gravity, Volume 37, Issue 9, id.095006