Şekil 1: Büyük Macellan Bulutu’ndaki (LMC) Tarantula Bulutsusu olarak da bilinen 30 Doradus Bulutsusu, birçok büyük yıldıza ev sahipliği yapmaktadır. Kredi bilgileri: NASA/ESA
Bir galaksideki yıldızların yüzde birinden azı, on güneş kütlesini aşan kütlelerle oluşur. Nadir olmalarına rağmen, büyük kütleli yıldızların çevrelerini şekillendirmede çok önemli bir rol oynadığına ve nihayetinde içinde bulundukları yıldız kümesinin veya galaksinin evrimini belirlediğine inanılıyor.
Büyük kütleli yıldızların simülasyonları, yerçekimi dalgası olay hızlarını tahmin etmekten yıldız oluşumu ve yıldız kümesi evrimini incelemeye kadar astrofiziğin birçok alanında kullanılmaktadır. Bununla birlikte, daha uç özellikleriyle birlikte nadirlikleri ve kısa ömürleri, büyük kütleli yıldızların evriminin birçok belirsizlikle dolu olduğu anlamına gelir. Bu belirsizlikler, yıldız yaşamlarının üç boyutlu olarak doğru bir şekilde modellenmesinin bilgi işlem kaynakları açısından aşırı derecede pahalı olması gerçeğiyle birleşiyor.
Bu nedenle, yıldız evrimi, uzaysal koordinat olarak yalnızca yarıçap veya kütle ile tek boyutlu (1D) kodlar kullanılarak modellenir. Döndürme ve karıştırma gibi üç boyutlu (3B) işlemler, çoğu yıldız için genellikle iyi sonuçlar veren 1B analogları kullanılarak yaklaşık olarak tahmin edilir.
Bununla birlikte, büyük kütleli yıldızların zarflarında (ve evrimin son aşamalarındaki düşük kütleli yıldızlarda), bu 1B analogların kullanımı, yıldız evrim kodları için sayısal zorluklara yol açabilir. Hesaplamanın zaman adımları çok küçülür (günler sırasına göre) ve 1B kodlar yıldızın daha sonraki evrimini hesaplamak için mücadele eder.
Şekil 2: Farklı büyük kütleli yıldız modelleri tarafından tahmin edilen kara delik kütleleri, yaklaşık 20 güneş kütlesi kadar değişebilir. Kredi bilgileri: OzGrav
Araştırmacılar çok boyutlu modeller kullanarak çözümü bulmaya çalışırken, 1B yıldız evrim kodları, yıldızların evrimini bu sayısal zorlukların ötesine taşımak için farklı pragmatik yöntemler benimsiyor. Bu yöntemler, büyük kütleli yıldızların evrimindeki diğer belirsiz parametrelerle birlikte, büyük kütleli yıldız modellerinin tahminlerini önemli ölçüde değiştirebilir. Tahminlerinin ne kadar farklı olabileceğine dair bir fikir edinmek için, her biri farklı bir 1B kod kullanılarak hesaplanan beş farklı veri setinden büyük kütleli yıldız modellerini inceledik.
Bu tahminlerin belirli yönlerinin, farklı kodlar tarafından kullanılan modelleme varsayımlarına son derece duyarlı olduğunu bulduk. Örneğin, Şekil 2’de, büyük kütleli yıldız modellerinin farklı kümeleri, Güneş’in kütlesine ilişkin tahminlerinde yaklaşık 20 güneş kütlesindeki bir değişimi göstermektedir. Kara delik oluşturulan.
Bu yıldız modellerinin radyal evriminde ve dolayısıyla onlar tarafından üretilen iyonlaştırıcı radyasyonda da büyük farklılıklar bulduk. Bu farklılıklar, ikili evrimi ve galaksiler gibi yıldız ortamlarının simülasyonlarını doğrudan etkileyebilir.