일본 과학자들이 수행한 3D 시뮬레이션은 별의 보육원에서 독특한 구조를 형성하는 데 있어 후기 별에서 오는 충격파의 역할을 보여주었습니다. 이러한 구성은 촘촘한 코어에서 필라멘트가 살처럼 뻗어 있는 거대한 수레 바퀴와 유사합니다. 이 과정은 가스가 은하수에서 새로운 별을 생성하기 위해 어떻게 조직되는지 설명하는 데 도움이 됩니다.
규슈대학과 나고야대학 연구진이 이번 연구를 주도했다. 그들은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 거대 분자 구름 내부의 조건을 재현했습니다.
시뮬레이션은 중력과 충격파 사이의 상호 작용을 재현합니다.
과학자들은 자기장을 갖춘 가상 분자 구름을 구축했습니다. 중력은 먼저 이러한 필드를 모래시계 모양으로 왜곡했습니다. 그런 다음 초신성 잔해에서 생성된 것과 유사한 시뮬레이션된 충격파가 구조물을 통과했습니다.
충격으로 인해 다양한 각도에서 비스듬한 충격이 발생했습니다. 이 영역은 자기장의 일부를 증폭시키고 가스 흐름에 대한 우선적인 채널을 열었습니다. 시간이 지나면서 물질은 중앙을 향해 모이는 길쭉한 필라멘트로 집중되었습니다.
- 충격파는 다양한 각도의 곡선 자기장을 만났습니다.
- 비스듬한 충격파가 밀도가 높은 가스의 경로를 형성했습니다.
- 바퀴살처럼 늘어난 필라멘트
- 물질이 축적됨에 따라 중심핵의 밀도가 높아짐
- 스포크 사이의 저밀도 가스는 거의 움직이지 않은 상태로 유지되었습니다.
이러한 역학은 수백만 년에 걸쳐 발생하며 HFS(허브 필라멘트 시스템)로 알려진 시스템이 탄생합니다.
노자키 신고는 별 형성의 메커니즘을 자세히 설명합니다.
이번 연구의 주저자이자 큐슈대학교 박사과정 학생인 노자키 신고(Shingo Nozaki)는 별은 분자구름의 가장 차갑고 밀도가 높은 부분에서 탄생한다고 설명했습니다. 이 지역에서는 가스가 자체 중력에 의해 붕괴됩니다.
많은 별의 보육원은 물질을 핵으로 보내는 좁은 필라멘트를 자랑합니다. 이러한 필라멘트의 기원을 이해하는 것은 가스가 어떻게 축적되고 별을 형성하는지 이해하는 데 필수적입니다. 시뮬레이션에 따르면 외부 충격파가 이 과정에서 중심적인 역할을 하는 것으로 나타났습니다.
천문학 전용 ATERUI III 슈퍼컴퓨터를 사용하면 자기유체역학 모델링을 높은 정밀도로 수행할 수 있습니다. 결과는 은하수의 여러 지역에서 망원경으로 관찰한 패턴을 재현했습니다.
가스는 필라멘트를 통해 빠르게 흐릅니다.
시뮬레이션에서 밀도가 높은 가스는 필라멘트를 따라 중심을 향해 이동합니다. 핵에 접근할수록 속도가 증가합니다. 광선 사이의 덜 밀도가 높은 물질은 사실상 여전히 남아 있습니다.
이러한 행동은 왜 분자구름에 있는 전체 가스의 작은 부분만이 별이 되는지를 설명합니다. 대부분은 분산된 채로 남아 있거나 붕괴에 필요한 임계 밀도에 도달하지 않습니다.
연구자들은 중력, 자기장, 충격파 사이의 상호 작용이 우주 순환을 생성한다는 것을 관찰했습니다. 죽어가는 별의 폭발은 새로운 별이 탄생하는 환경을 형성하는 데 도움이 됩니다.
연구를 통해 관찰하기 어려운 프로세스에 대한 이해가 향상되었습니다.
이러한 시스템의 형성을 실시간으로 직접 관찰하는 것은 관련된 시간 및 거리 규모로 인해 복잡합니다. 시뮬레이션은 이러한 현상을 자세히 연구하는 방법을 제공합니다.
향후 작업에서는 다양한 클라우드 구성과 충격파 강도를 테스트할 계획입니다. 과학자들은 은하계의 여러 지역에서 필라멘트 패턴이 왜 다른지 이해하고 싶어합니다.
이 기사는 3월 18일 The Asphysical Journal Letters에 게재되었습니다.
은하계의 별 형성 연구에 대한 시사점
이번 발견은 거대한 별의 죽음과 새로운 별의 탄생을 연결합니다. 초신성에서 발생하는 충격파와 항성풍은 가스를 질서 있는 구조로 재구성하는 방아쇠 역할을 합니다.
천문학자들은 이미 적외선 및 전파 관측을 통해 이러한 중심핵 필라멘트 시스템의 몇 가지 예를 확인했습니다. 이제 시뮬레이션은 원점에 대한 그럴듯한 물리적 모델을 제공합니다.
이 작업은 Herschel 및 Spitzer와 같은 망원경의 데이터를 보완하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션의 중요성을 강화합니다. 그들은 함께 은하수의 별 진화 퍼즐을 맞추는 데 도움을 줍니다.