Новое исследование предполагает, что звездообразование — это саморегулирующийся процесс
Хотя звездообразование является одним из самых фундаментальных процессов астрофизики, не существует общепринятой теории звездообразования, несмотря на десятилетия интенсивной работы как наблюдателей, так и теоретиков. Основной причиной этого является большой набор взаимосвязанных, сложных физических процессов, включая гравитацию, турбулентность, магнитные поля, химию и излучение.
Кроме того, эти процессы взаимодействуют нелинейным образом, что также создает взаимодействие между совершенно разными масштабами, например, обратная связь от массивных звезд, влияющих на их родительское звездообразующее облако. Таким образом, чтобы понять звездообразование, жизненно важно исследовать роль, которую играет каждый физический процесс, и то, как он влияет на результат.
«Звезды — это атомы галактики. Их распределение масс определяет, будут ли рождаться планеты и сможет ли развиваться жизнь», — говорят ученые.
«Каждая область астрономии зависит от распределения масс звезд — того, что мы называем начальной функцией масс (IMF) — что оказалось сложной задачей для ученых, чтобы они могли правильно моделировать».
Звезды намного больше нашего Солнца редки, составляя всего 1% новорожденных звезд. И на каждую из этих звезд приходится до 10 солнцеподобных звезд и 30 карликовых звезд.
Предыдущие наблюдения показали, что эти отношения (IMF) почти универсальны для Млечного Пути и его спутников, как для вновь образованных звездных скоплений, так и для тех, которым миллиарды лет. Это загадка IMF; по идее распределение масс должно отличаться.
«В течение долгого времени мы спрашивали, почему так происходит», — сказал Давид Гусейнов, научный сотрудник факультета астрономии Техасского университета в Остине и руководитель проекта STARFORGE (образование звезд в газовой среде).
«Наши симуляции следовали за звездами от рождения до естественной конечной точки их формирования, чтобы разгадать эту загадку».
Проект STARFORGE был выполнен на двух самых мощных суперкомпьютерах в мире: Frontera и Stampede2 .
Одной из самых больших проблем при изучении звездообразования является огромный динамический диапазон проблемы, примером которой является звездная обратная связь: когда отдельные звезды могут влиять на свои родительские облака, которые в 100 миллионов раз больше, чем они сами.
«Даже самый большой суперкомпьютер и лучший код не могут охватить весь динамический диапазон, но суперкомпьютеры Frontera и Stampede2 достаточно мощны, чтобы мы могли захватить достаточное количество данных, чтобы идентифицировать отдельные звезды, формирующиеся в моделировании», — говорят ученые.
Эти симуляции являются первыми, которые отслеживают формирование отдельных звезд в схлопывающемся гигантском облаке, а также фиксируют, как эти новообразованные звезды взаимодействуют со своим окружением, испуская свет и теряя массу через струи и ветры, явление, называемое звездной обратной связью.
«Мы обнаружили, что звездообразование — это саморегулирующийся процесс».
«Звезды, которые формируются в совершенно разных средах, имеют одинаковое IMF, потому что звездная обратная связь, противодействующая гравитации, также действует по-разному, подталкивая звездные массы к одному и тому же распределению масс».
Статья об исследовании была опубликована в базе препринтов arxiv.