أظهرت عمليات المحاكاة ثلاثية الأبعاد التي أجراها علماء يابانيون دور موجات الصدمة القادمة من النجوم المتأخرة في تكوين هياكل غريبة في الحضانة النجمية. تشبه هذه التكوينات عجلات عربة عملاقة، مع خيوط تمتد مثل المتحدث من قلب كثيف. وتساعد هذه العملية في تفسير كيفية تنظيم الغاز لنفسه لنشوء نجوم جديدة في درب التبانة.
قاد هذا العمل باحثون من جامعة كيوشو وجامعة ناغويا. واستخدموا كمبيوترًا فائقًا لإعادة تهيئة الظروف داخل السحب الجزيئية العملاقة.
تعمل عمليات المحاكاة على إعادة إنشاء التفاعل بين موجات الجاذبية والصدمة
قام العلماء ببناء سحابة جزيئية افتراضية ذات مجالات مغناطيسية. شوهت الجاذبية هذه الحقول أولاً إلى شكل الساعة الرملية. بعد ذلك، مرت عبر الهيكل موجة صدمية محاكاةية، مشابهة لتلك الناتجة عن بقايا المستعر الأعظم.
خلق التأثير صدمات مائلة بزوايا مختلفة. قامت هذه المناطق بتضخيم أجزاء من المجال المغناطيسي وفتحت قنوات تفضيلية لتدفق الغاز. مع مرور الوقت، أصبحت المادة مركزة في خيوط ممدودة تتقارب نحو المركز.
- واجهت موجة الصدمة مجالات مغناطيسية منحنية بزوايا مختلفة
- شكلت الصدمات المائلة مسارات للغاز الكثيف
- امتدت الخيوط مثل المتحدث من العجلة
- أصبح اللب المركزي أكثر كثافة مع تراكم المواد
- بقي الغاز منخفض الكثافة بين المتحدث بلا حراك تقريبًا
تحدث هذه الديناميكية على مدى ملايين السنين وتؤدي إلى أنظمة تعرف باسم أنظمة الخيوط المحورية (HFS).
شينغو نوزاكي يشرح بالتفصيل آلية تكوين النجوم
وأوضح شينغو نوزاكي، المؤلف الرئيسي للدراسة وطالب الدكتوراه في جامعة كيوشو، أن النجوم تولد في أبرد أجزاء السحب الجزيئية وأكثرها كثافة. وفي هذه المناطق، ينهار الغاز تحت تأثير جاذبيته.
تحتوي العديد من الحضانات النجمية على خيوط ضيقة تنقل المواد إلى القلب. إن فهم أصل هذه الخيوط أمر ضروري لفهم كيفية تراكم الغاز وتشكيل النجوم. وتظهر عمليات المحاكاة أن موجات الصدمة الخارجية تلعب دورًا مركزيًا في هذه العملية.
سمح الكمبيوتر العملاق ATERUI III، المخصص لعلم الفلك، بإجراء النمذجة المغناطيسية الهيدروديناميكية بدقة عالية. أعادت النتائج إنتاج الأنماط التي لاحظتها التلسكوبات في عدة مناطق من درب التبانة.
يتدفق الغاز بسرعة من خلال الخيوط
في عمليات المحاكاة، يتحرك الغاز الكثيف على طول الخيوط باتجاه المركز. وتزداد سرعتها كلما اقتربت من النواة. وتبقى المادة الأقل كثافة بين الأشعة ثابتة عمليا.
يفسر هذا السلوك سبب تحول جزء صغير فقط من إجمالي الغاز الموجود في السحب الجزيئية إلى نجوم. ويظل معظمها مشتتًا أو لا يصل إلى الكثافة الحرجة للانهيار.
لاحظ الباحثون أن التفاعل بين الجاذبية والمجالات المغناطيسية وموجات الصدمة يخلق دورة كونية. تساعد الانفجارات الناتجة عن النجوم المحتضرة في تشكيل البيئات التي تولد فيها النجوم الجديدة.
دراسة التقدم فهم العمليات التي يصعب مراقبتها
إن المراقبة المباشرة لتشكيل هذه الأنظمة في الوقت الفعلي أمر معقد بسبب مقاييس الوقت والمسافة المعنية. توفر عمليات المحاكاة طريقة لدراسة هذه الظواهر بالتفصيل.
يهدف العمل المستقبلي إلى اختبار التكوينات السحابية المختلفة وشدة موجة الصدمة. يريد العلماء أن يفهموا سبب اختلاف أنماط الخيوط في مناطق مختلفة من المجرة.
تم نشر المقال في 18 مارس في مجلة The Astrophysical Journal Letters.
الآثار المترتبة على دراسة تكوين النجوم في المجرة
تربط الاكتشافات بين موت النجوم الضخمة وتكوين نجوم جديدة. تعمل موجات الصدمة والرياح النجمية الصادرة عن المستعرات الأعظم كمحفزات تعيد تنظيم الغاز إلى هياكل منظمة.
لقد حدد علماء الفلك بالفعل عدة أمثلة على أنظمة الخيوط المركزية هذه في عمليات الرصد بالأشعة تحت الحمراء والراديو. توفر عمليات المحاكاة الآن نموذجًا ماديًا معقولًا لأصلها.
يعزز هذا العمل أهمية عمليات المحاكاة الحاسوبية لاستكمال البيانات من التلسكوبات مثل هيرشل وسبيتزر. يساعدون معًا في حل لغز تطور النجوم في درب التبانة.