Розроблено найточніше моделювання утворення зірок

Астрофізики розробили перше моделювання гігантської молекулярної хмари для зореутворення, що включає джети, випромінювання, вітри, наднові.

Про це розповідають у Гарвард-Смітсонівському центрі астрофізики (CfA), передають OstanniPodii.com

Зореутворення – мабуть, найважливіший процес у Всесвіті. За час свого життя, а потім і смерті, зорі виробляють усі хімічні елементи, окрім водню та гелію (що утворилися під час Великого вибуху). У молодості зорі сприяють народженню планет і дрібніших тіл, а їх загибель призводить до появи наднових, надщільних тіл, таких як чорні діри, нейтронні зорі або білі карлики, а також туманностей.

Зорі випромінюють у космос свою велику енергію на довжинах хвиль по всьому спектру, нагріваючи поверхні планет, сприяючи міжзоряним хімічним процесам та освітлюючи галактики у всі космічні епохи. Зореутворення, визначаючи розташування, розмаїтість та відносну масу зірок, регулює палітру неба та багатобарвність його атрибутів.

Принаймні в нашу епоху зорі у Всесвіті утворюються, коли масивні хмари з молекулярним газом колапсують під дією гравітації. Але в Чумацькому Шляху цей процес дуже неефективний; лише близько 1% наявного матеріалу в результаті перетворюється на зірку. Астрономи вважають, що однією з причин цього є те, що зореутворювальним ядрам заважає розвиватися зовнішній тиск турбулентних надзвукових рухів газу (тобто газу, що рухається швидше за швидкість звуку) і відтоків від наднових, вітрів або джетів, вироблених попереднім поколінням зірок. Принаймні така картина для зірок малої маси.

Спостереження за молодими масивними зорями, однак, іноді дозволяють зробити протилежний висновок: зорі великої маси утворюються саме там, де газова турбулентність перешкоджає розвитку зірок малої маси, доки не накопичиться достатньо маси для народження масивних зірок. Багато складних, взаємопов′язаних фізичних процесів, залучених у це, залишають багато загадок, у тому числі: чому зорі утворюються з низькою ефективністю, чому вони мають певні маси, чому та як вони формуються у скупченнях, і чому деякі з них перебувають у багатоскладових системах, а інші ні.

Комп′ютерне моделювання може надати фундаментальне розуміння цих питань. Астрономи працюють вже кілька десятиліть, удосконалюючи свої коди та порівнюючи їх зі спостереженнями. Завдання складне: мало того, що в роботі беруть участь багато різних фізичних процесів, вони впливають один на одного, а критичні кроки відбуваються в просторових масштабах від сотень світлових років до безпосередньої близькості від зірки, що зароджується, і в часових масштабах від мільйонів років до кількох днів. Реалістичне моделювання зореутворення має якимсь чином точно враховувати все це.

Астрономка CfA Анна Розен та її колеги розробили перше моделювання гігантської молекулярної хмари, в якій простежується формування окремих зірок та їх зворотний зв′язок з джетами, випромінюванням, вітрами та надновими. Його створено на основі попередніх їхніх кодів, які включали гравітацію, магнітні поля та турбулентність, але які давали нереально високий коефіцієнт зореутворення та призводили до надлишку масивних зірок.

Нове чисельне моделювання простежує зореутворення у хмарі протягом приблизно 8 мільйонів років, використовуючи близько 160 мільйонів кроків, деякі з яких розділені часом лише в один день. Воно уникає недоліків попередніх кодів, але при цьому зберігає загальну узгодженість з їх більш точними результатами. У роботі також зроблено важливі висновки, у тому числі про те, що протозоряні джети є домінантним джерелом зворотного зв′язку, який перешкоджає народженню зірок; тоді як зворотний від наднових виникає надто пізно в циклі народження, щоб серйозно порушити розвиток інших зірок у яслах.

Опубліковане у "Щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства", це знаменне досягнення є першим чисельним моделюванням будь-якого виду, яке моделює формування зоряного кластера, відстежуючи утворення, акрецію, рух, еволюцію та зворотний зв′язок окремих зірок та протозірок, зі зворотним зв′язком по всіх основних каналах: протозоряних джетів, зоряного вітру, зоряного випромінювання та наднових з колапсом ядра.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.