Дослідники розробили новий інструмент STARFORGE, який дозволяє створювати тривимірні моделі формування зірок у масивних гігантських молекулярних хмарах. Симуляція враховує утворення, нарощування матеріалу, еволюцію та динаміку окремих зірок у хмарах, і підходить для дослідження скупчень зірок як з високою масою, так і з низькою. Результати роботи дослідників представлені в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Приклад протозіркового джету в симуляції зореутворення на різних масштабах. Mike Grudić et al.
Що необхідно враховувати під час моделювання зореутворення?
Багато фізичних механізмів мають вплив на формування зірок. У гігантських молекулярних хмарах цей процес розпочинається із утворенням гравітаційно нестійких ядер газу та пилу в намагнічених турбулентних потоках. Ці ядра переживають колапс та формують протозірки, які починають впливати на навколишній потік газу. Зокрема, вони утворюють випромінювання, джети, зоряні вітри та спалахи наднових. Такі процеси обмежують загальну масу зірок, що може сформуватися у даному середовищі. Нарощування матеріалу окремих зірок також врешті-решт припиняється за рахунок цих процесів, виснаження газу або динамічної взаємодії з іншими зірками. Таким чином, зореутворення відбувається внаслідок тісно пов'язаної взаємодії гравітації, магнітогідродинаміки, атомної та молекулярної фізики, випромінювання, фізики зірок та їхнього впливу на міжзоряне середовище.
Чим новий інструмент для симуляції вирізняється серед інших?
Сучасні моделі формування зірок відтворюють системи із масами від 100 до 1000 сонячних, але переважна більшість процесів зореутворення у нашій галактиці відбувається у значно більших молекулярних хмарах. Дослідники розробили інструмент STARFORGE, який дозволяє істворювати тривимірне моделювання утворення зірок у масивних гігантських молекулярних хмарах. Симуляція одночасно враховує утворення окремих зірок, нарощування їхньої маси та їхню динаміку, а також джети, випромінювання, зоряні вітри світил та наднові.
Формуванння зірок у гігантській молекулярній хмарі, маса якої більша за сонячну в 20 тисяч разів. Mike Grudić / YouTube
Як перевірили дію цього інструмента?
Науковці застосували STARFORGE для симуляції зореутворення у гігантській молекулярній хмарі масою близько 20 тисяч сонячних та змогли дослідити протозіркові джети та їхній вплив на розподіл зірок за початковою масою у цьому середовищі. Вони з’ясували, що інструмент дозволяє вивчати зірки масою до 0,1 сонячних. Таким чином, дослідники роблять висновок, що STARFORGE буде корисною теоретичною моделлю для формування зірок у гігантських молекулярних хмарах. Змінюючи різні параметри в експериментах із цим моделюванням, науковці отримають змогу вивчачити основні елементи, що впливають на зореутворення.