垂死恆星的衝擊波塑造了宇宙馬車輪狀的恆星托兒所

日本科學家進行的 3D 模擬顯示了來自晚年恆星的衝擊波在恆星苗圃中奇特結構形成中的作用。這些結構類似巨大的馬車車輪，細絲像輻條一樣從緻密的核心延伸出來。這個過程有助於解釋氣體如何組織自身以在銀河系中產生新恆星。

來自九州大學和名古屋大學的研究人員領導了這項工作。他們使用超級電腦重現了巨型分子雲內部的條件。

模擬重現重力和衝擊波之間的相互作用

科學家建立了一個帶有磁場的虛擬分子雲。重力首先將這些場扭曲成沙漏形狀。然後，類似超新星遺跡產生的模擬衝擊波穿過該結構。

撞擊產生了不同角度的傾斜衝擊。這些區域放大了部分磁場並打開了氣流的優先通道。隨著時間的推移，材料變得集中成細長的細絲，並向中心匯聚。

• 衝擊波遇到不同角度的彎曲磁場
• 斜激波形成了緻密氣體的通道
• 細絲像車輪的輻條一樣伸展
• 隨著物質的積累，中央核心變得更加緻密
• 輻條之間的低密度氣體幾乎保持靜止

這種動態發生了數百萬年，並產生了稱為輪轂細絲系統（HFS）的系統。

野崎真吾詳解恆星形成機制

研究的主要作者、九州大學的博士生 Shingo Nozaki 解釋說，恆星誕生於分子雲最冷、最稠密的部分。在這些區域，氣體在自身重力作用下塌陷。

許多恆星托兒所都擁有狹窄的細絲，可將物質輸送到核心中。了解這些細絲的起源對於了解氣體如何累積和形成恆星至關重要。模擬表明，外部衝擊波在此過程中發揮核心作用。

ATERUI III 超級電腦專用於天文學，可以高精度地進行磁流體動力學建模。結果再現瞭望遠鏡在銀河系幾個區域觀察到的模式。

氣體快速流過燈絲

在模擬中，稠密的氣體沿著細絲向中心移動。當它接近原子核時，它的速度會增加。光線之間密度較小的物質實際上保持靜止。

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這種行為解釋了為什麼分子雲中總氣體中只有一小部分最終變成了恆星。大多數仍然分散或未達到崩潰的臨界密度。

研究人員觀察到，重力、磁場和衝擊波之間的相互作用創造了宇宙循環。垂死恆星的爆炸有助於塑造新恆星誕生的環境。

研究增進了對難以觀察過程的理解

由於涉及時間和距離尺度，直接即時觀察這些系統的形成非常複雜。模擬提供了一種詳細研究這些現象的方法。

未來的工作打算測試不同的雲配置和衝擊波強度。科學家想要了解為什麼銀河係不同區域的細絲圖案會有所不同。

該篇文章於 3 月 18 日發表在《天文物理學雜誌快報》。

對研究銀河系恆星形成的意義

這些發現將大質量恆星的死亡與新恆星的產生聯繫起來。來自超新星的衝擊波和恆星風充當觸發器，將氣體重組為有序結構。

天文學家已經在紅外線和射電觀測中發現了這些中央核心燈絲系統的幾個例子。現在，模擬為其起源提供了一個合理的物理模型。

這項工作強調了電腦模擬對於補充赫歇爾和史匹策等望遠鏡數據的重要性。它們共同幫助解開銀河系恆星演化之謎。