[/podpis]
Przez długi czas naukowcy rozumieli, że gwiazdy powstają, gdy materia międzygwiezdna wewnątrz gigantycznych chmur wodoru molekularnego ulega zapadkowi grawitacyjnemu. Jak utrzymują obłoki gazu i pyłu, które zasilają ich wzrost, nie wysadzając go w powietrze? Problem okazuje się jednak mniej tajemniczy, niż się kiedyś wydawało. Badanie opublikowane w tym tygodniu w czasopiśmie Science pokazuje, w jaki sposób może postępować wzrost masywnej gwiazdy pomimo skierowanego na zewnątrz ciśnienia promieniowania przekraczającego siłę grawitacji ciągnącą materiał do wewnątrz.
Nowe odkrycia wyjaśniają również, dlaczego masywne gwiazdy występują w układach podwójnym lub wielokrotnym, powiedział główny autor Mark Krumholz, adiunkt astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. Współautorami są Richard Klein, Christopher McKee i Stella Offner z UC Berkeley oraz Andrew Cunningham z Lawrence Livermore National Laboratory.
Ciśnienie promieniowania to siła wywierana przez promieniowanie elektromagnetyczne na uderzające powierzchnie. Efekt ten jest nieistotny dla zwykłego światła, ale staje się znaczący we wnętrzach gwiazd ze względu na intensywność promieniowania. W gwiazdach masywnych ciśnienie promieniowania jest dominującą siłą przeciwdziałającą grawitacji, aby zapobiec dalszemu zapadnięciu się gwiazdy.
„Kiedy zastosujesz ciśnienie promieniowania z masywnej gwiazdy do zakurzonego gazu międzygwiezdnego wokół niej, który jest znacznie bardziej nieprzejrzysty niż gaz wewnętrzny gwiazdy, powinien on wybuchnąć chmurę gazową” - powiedział Krumholz. Wcześniejsze badania sugerowały, że ciśnienie promieniowania zdmuchnęłoby surowce do formowania się gwiazd, zanim gwiazda mogła wzrosnąć znacznie więcej niż około 20-krotna masa Słońca. Astronomowie obserwują gwiazdy o wiele bardziej masywne.
Zespół badawczy spędził lata na opracowywaniu skomplikowanych kodów komputerowych do symulacji procesów formowania się gwiazd. W połączeniu z postępami w technologii komputerowej ich najnowsze oprogramowanie (zwane ORION) pozwoliło im przeprowadzić szczegółową trójwymiarową symulację zapaści ogromnej międzygwiezdnej chmury gazowej, tworząc masywną gwiazdę. Projekt wymagał miesięcy obliczeniowych w San Diego Supercomputer Center.
Symulacja wykazała, że gdy zapylony gaz zapada się na rosnące jądro masywnej gwiazdy, a ciśnienie promieniowania wypycha na zewnątrz i przyciąga materiał grawitacyjny, powstają niestabilności, które skutkują kanałami, w których promieniowanie wydobywa się z chmury do przestrzeni międzygwiezdnej, podczas gdy gaz nadal spada do wewnątrz innymi kanałami.
„Widać, jak palce gazu wpadają i promieniuje wyciek między palcami gazu”, powiedział Krumholz. „To pokazuje, że nie potrzebujesz żadnych egzotycznych mechanizmów; masywne gwiazdy mogą tworzyć się w procesach akrecyjnych, podobnie jak gwiazdy o niskiej masie. ”
Obracanie się chmurki gazu podczas jej zapadania się prowadzi do utworzenia dysku z materiałem zasilającego rosnącą „protostar”. Dysk jest jednak niestabilny grawitacyjnie, co powoduje, że zlepia się i tworzy szereg małych gwiazd wtórnych, z których większość ostatecznie zderza się z centralnym protostarem. W symulacji jedna gwiazda wtórna stała się wystarczająco masywna, aby oderwać się i uzyskać własny dysk, przekształcając się w masywną gwiazdę towarzyszącą. Trzecia mała gwiazda uformowała się i została wyrzucona na szeroką orbitę, zanim opadła ponownie i połączyła się z gwiazdą pierwotną.
Kiedy naukowcy zatrzymali symulację, pozwalając jej ewoluować przez 57 000 lat symulowanego czasu, obie gwiazdy miały masy 41,5 i 29,2 razy większej od masy Słońca i krążyły wokół siebie na dość szerokiej orbicie.
„To, co powstało w symulacji, jest powszechną konfiguracją masywnych gwiazd” - powiedział Krumholz. „Myślę, że możemy teraz rozważyć tajemnicę, w jaki sposób masywne gwiazdy mogą się formować, aby je rozwiązać. Wiek superkomputerów i zdolność do symulacji procesu w trzech wymiarach umożliwiły rozwiązanie. ”
Źródło: UC Santa Cruz
