Резање кроз 3-Д симулацију турбулентног грудвица молекуларног водоника. Кредитна слика: Марк Крумхолз. Кликните за увећање
Астрофизичари са Калифорнијског универзитета у Берклију и Националне лабораторије Лавренце Ливерморе (ЛЛНЛ) експлодирали су једну од две конкурентске теорије о томе како се звезде формирају у огромним облацима међузвезданог гаса.
Тај модел, који је стар мање од 10 година и заступају га неки британски астрономи, предвиђа да ће међузвездани водонични облаци развити грудвице у којима се формира неколико малих језгара - семе будућих звезда. Ове језгре, мање од светлосне године, колабирају под својом гравитацијом и надмећу се за гас у околном грудву, често добијајући 10 до 100 пута више од своје оригиналне масе из груде.
Алтернативни модел, често назван теоријом гравитационог колапса и фрагментације, такође претпоставља да облаци развијају накупине у којима се формирају протостералне језгре. Али у овој теорији, језгре су велике и, иако се могу фрагментирати на мање комаде да би формирали бинарне или вишеструке звездане системе, садрже готово сву масу коју икада желе.
„У такмичарском расту језгре су семенке које расту у звезде; на нашој слици језгре се претварају у звезде “, објаснио је Цхрис МцКее, професор физике и астрономије на УЦ Беркелеи. "До данас запажања, која се усредсређују пре свега на регионе формирања звезда мале масе, попут сунца, у складу су са нашим моделом и нису у складу са њиховим."
„Конкурентски раст је велика теорија формирања звезда у Европи, а сада мислимо да је то мртва теорија“, додао је Рицхард Клеин, ванредни професор астрономије на УЦ Беркелеи и истраживач на ЛЛНЛ.
Марк Р. Крумхолз, сада пост-докторски универзитет на Универзитету Принцетон, МцКее и Клеин извештавају о својим открићима у часопису Натуре од 17. новембра.
Обе теорије покушавају да објасне како се звезде формирају у хладним облацима молекулског водоника, можда 100 светлосних година и садрже 100.000 пута већу масу нашег сунца. Такве облаке фотографирали су у сјајној боји свемирски телескопи Хуббле и Спитзер, али динамика пада облака у једну или више звезда је далеко од јасне. Теорија формирања звезда је пресудна за разумевање како се галаксије и гроздови галаксија формирају, рекао је Меки.
"Формирање звезда је веома богат проблем, који укључује питања попут формирања звезда попут сунца, зашто је велики број звезда у бинарним системима звезда и како звезде десет до стоструко веће од масе сунца", рекао је рекао. „Масовније звезде су важне јер, када експлодирају у супернови, стварају већину тешких елемената које видимо у материјалу око нас.“
Конкурентски акцерециони модел избачен је крајем деведесетих година прошлог века као одговор на проблеме са гравитационим моделом колапса, за који се чинило да имају проблема са објашњавањем како се формирају велике звезде. Конкретно, теорија није могла објаснити зашто интензивно зрачење великог протозастера не пуше само спољне слојеве звезде и спречава је да се повећава, иако су астрономи открили звезде које су 100 пута веће од сунчеве масе.
Док су теоретичари, међу којима МцКее, Клеин и Крумхолз, теорију гравитацијског колапса још више ушли у објашњење овог проблема, теорија конкурентне акцесије све више долази у сукоб са запажањима. На пример, теорија обрастања предвиђа да се смеђи патуљци, које су пропале звезде, избацују из грудица и губе своје окружујуће дискове са гасом и прашином. У протеклој години су, међутим, пронађени бројни смеђи патуљци са планетарним дисковима.
„Конкурентни теоретичари из акрекције су игнорисали ова запажања“, рекао је Клеин. "Крајњи тест било које теорије је колико се добро слаже са посматрањем и овде изгледа да је теорија гравитационог колапса јасан победник."
Модел који користе Крумхолз, МцКее и Клеин је суперкомпјутерска симулација компликоване динамике гаса у вртложном, турбулентном облаку молекуларног водоника док се накупља у неку звезду. Њихово је прво истраживање утицаја турбуленције на брзину којом се звезда акумулира током кретања кроз гасни облак и руши теорију о „конкурентном расту“.
Запошљавајући 256 паралелних процесора у Суперкомпјутерском центру Сан Диего у УЦ Сан Диего, они су свој модел водили скоро две недеље како би показали да он тачно представља динамику формирања звезда.
„Шест месеци радили смо на врло, врло детаљним симулацијама високе резолуције да бисмо развили ту теорију“, рекао је Клеин. "Затим, имајући ту теорију у руци, применили смо је за регионе који стварају звезде са својствима која се могу извући из региона који формира звезду."
Модели, који су такође покренути на суперрачунарима у Националној лабораторији Лавренце Беркелеи и ЛЛНЛ, показали су да ће турбуленција у језгри и околном груду спречити да акредитација дода велику масу протостару.
„Показали смо да, због турбуленција, звезда не може ефикасно да прикупи много већу масу из околног грма“, рекао је Клајн. „У нашој теорији, након што се језгро уруши и распадне, та звезда у основи има сву масу коју ће икада имати. Ако је рођен у језгри мале масе, на крају ће бити звезда мале масе. Ако се роди у језгру велике масе, можда ће постати звезда велике масе. "
МцКее је напоменуо да симулација суперкомпјутера истраживача указује на то да такмичарска акцерација може добро функционисати за мале облаке са врло мало турбуленције, али то се ретко, ако икада, догоди и није примећено до данас. Прави региони формирања звезда имају много више турбуленција него што се претпоставља у моделу акрекције, а турбуленције не пропадају брзо, као што тај модел претпоставља. Неки непознати процеси, можда материја која извире из протостара, држе гасове намотане тако да се језгро не распада брзо.
„Турбуленција се противи гравитацији; без ње, молекулски облак би се срушио далеко брже него што је опажено “, рекао је Клеин. „Обе теорије претпостављају да је турбуленција ту. Кључно је (то) да се одвијају процеси како почињу да се формирају звезде које одржавају турбуленцију живом и спречавају је да пропадне. Такмичарски модел акрекције нема на који начин да ово уведе у прорачуне, што значи да не моделирају праве звезде које стварају звезде. "
Клеин, МцКее и Крумхолз настављају да усавршавају свој модел да би објаснили како зрачење великих протостара бјежи без испухавања свег плина који пада. На пример, показали су да нека радијација може да исплива кроз шупљине које стварају млазови који посматрају како би изашли на полове многих звезда у формирању. На многа теорија предвиђања могу одговорити нови и већи телескопи који су у фази израде, посебно осетљиви АЛМА телескоп високе резолуције који је у Чилеу конструисао конзорцијум америчких, европских и јапанских астронома, рекао је МцКее.
Рад су подржали Национална управа за ваздухопловство и свемир, Национална фондација за науку и Одељење за енергетику.
Изворни извор: УЦ Беркелеи Невс Релеасе
