В озере верхний слой воды тёплый и лёгкий, а глубже — холодный и плотный. Пловец, движущийся сквозь такую воду, создаёт необычные волны. Похожая картина разыгрывается внутри огромных раздувшихся звёзд — красных гигантов. Только вместо воды — раскалённый газ (плазма — вещество, где электроны сорваны с атомов), а пловец — это сверхплотный объект: нейтронная звезда или массивная планета.
Ещё в 1930-х Фриц Цвикки понял, что подобное гравитационное динамическое трение (торможение тела его собственным следом в газе или звёздах) управляет движением целых галактик. Позже Субраманьян Чандрасекар вывел формулу для торможения звезды в однородной среде. Затем Богдан Пачинский применил эту идею к общим оболочкам — когда один компаньон уже погружён в атмосферу гиганта. Но все эти расчёты предполагали, что газ везде одинаковый. На деле же звёздная оболочка похожа на слоёный пирог: плотность и температура меняются от слоя к слою. В новой работе впервые учли такую стратификацию (слоистое изменение плотности). Оказалось, что звуковые волны от спутника формируют сложный след, который зависит от всей оболочки, а не только от точки орбиты.
Для планет, падающих в звезду, это значит, что планетная миграция (перемещение внутри газа) идёт быстрее. В тесных двойных системах слияние тоже ускоряется. Чтобы точно всё рассчитать, нужны трёхмерные гидродинамические симуляции — компьютерные модели движения газа. Тогда станет ясно, как волны обмениваются с орбитой моментом вращения. И загадка слоистого океана внутри звёзд будет раскрыта.
В однородной среде сила торможения стремится к бесконечности — физики называют это кулоновским логарифмом. В слоистой звезде такого не случается.
Тема планет внутри звёзд отсылает к роману «Солярис» Станислава Лема: разумный океан, реагирующий на присутствие человека. Здесь же океан — плазма, а «разум» — математический расчёт, позволяющий заглянуть в невидимые процессы.