3D-моделирование, проведенное японскими учеными, показало роль ударных волн, исходящих от звезд позднего возраста, в формировании пекулярных структур в звездных питомниках. Эти конфигурации напоминают гигантские колеса повозки с нитями, выходящими, как спицы, из плотного ядра. Этот процесс помогает объяснить, как газ организуется, образуя новые звезды в Млечном Пути.
Работу возглавили исследователи из Университета Кюсю и Университета Нагои. Они использовали суперкомпьютер, чтобы воссоздать условия внутри гигантских молекулярных облаков.
Моделирование воссоздает взаимодействие гравитации и ударных волн.
Ученые построили виртуальное молекулярное облако с магнитными полями. Гравитация сначала исказила эти поля, придав им форму песочных часов. Затем через структуру прошла имитация ударной волны, похожей на ту, что генерируется остатками сверхновых.
Удар создал косые толчки под разными углами. Эти области усиливали часть магнитного поля и открывали преимущественные каналы для потока газа. Со временем материал сосредоточился в удлиненных нитях, сходящихся к центру.
- Ударная волна столкнулась с искривленными магнитными полями под разными углами.
- Косые толчки образовали пути для плотного газа
- Нити вытянулись, как спицы колеса.
- Центральное ядро становилось плотнее по мере накопления материала
- Газ низкой плотности между спицами оставался практически неподвижным.
Эта динамика происходит на протяжении миллионов лет и приводит к появлению систем, известных как системы концентраторов нитей (HFS).
Синго Нодзаки подробно описывает механизм звездообразования
Синго Нодзаки, ведущий автор исследования и аспирант Университета Кюсю, объяснил, что звезды рождаются в самых холодных и плотных частях молекулярных облаков. В этих регионах газ коллапсирует под действием собственной гравитации.
Многие звездные питомники имеют узкие нити, которые направляют материал в ядро. Понимание происхождения этих нитей необходимо для понимания того, как газ накапливается и формирует звезды. Моделирование показывает, что внешние ударные волны играют центральную роль в этом процессе.
Суперкомпьютер ATERUI III, посвященный астрономии, позволил выполнять магнитогидродинамическое моделирование с высокой точностью. Результаты воспроизвели закономерности, наблюдаемые телескопами в нескольких регионах Млечного Пути.
Газ быстро течет через нити.
В моделировании плотный газ движется вдоль нитей к центру. Его скорость увеличивается по мере приближения к ядру. Менее плотный материал между лучами остается практически неподвижным.
Такое поведение объясняет, почему лишь небольшая часть всего газа в молекулярных облаках превращается в звезды. Большинство из них остаются рассредоточенными или не достигают критической плотности для коллапса.
Исследователи заметили, что взаимодействие между гравитацией, магнитными полями и ударными волнами создает космический цикл. Взрывы умирающих звезд помогают сформировать среду, в которой рождаются новые звезды.
Исследование способствует пониманию процессов, которые трудно наблюдать
Непосредственное наблюдение за формированием этих систем в реальном времени затруднено из-за задействованных масштабов времени и расстояний. Моделирование дает возможность детально изучить эти явления.
Будущая работа направлена на тестирование различных конфигураций облаков и интенсивности ударных волн. Ученые хотят понять, почему структура нитей различается в разных регионах галактики.
Статья была опубликована 18 марта в The Astrophysical Journal Letters.
Значение для изучения звездообразования в галактике
Открытия связывают гибель массивных звезд с рождением новых. Ударные волны и звездные ветры от сверхновых действуют как триггеры, которые реорганизуют газ в упорядоченные структуры.
Астрономы уже идентифицировали несколько примеров этих систем волокон с центральным ядром в инфракрасных и радионаблюдениях. Моделирование теперь обеспечивает правдоподобную физическую модель его происхождения.
Эта работа подчеркивает важность компьютерного моделирования для дополнения данных таких телескопов, как Гершель и Спитцер. Вместе они помогают собрать воедино загадку звездной эволюции Млечного Пути.