Jetleri, radyasyonu, rüzgarları, süpernovaları içeren yıldız oluşumu için ilk dev moleküler bulut simülasyonu

Yıldız oluşumu tartışmasız evrendeki en önemli süreçtir. Yaşamları boyunca ve sonra ölümleriyle birlikte yıldızlar, hidrojen ve helyum (büyük patlamada üretilen) dışındaki tüm kimyasal elementleri üretirler. Yıldızlar gençliklerinde gezegenlerin ve daha küçük cisimlerin doğuşunu beslerler ve yok oluşları süpernovalar, kara delikler, nötron yıldızları veya beyaz cüceler gibi süper yoğun cisimler ve nebulalar ile sonuçlanır.

Yıldızlar, tüm kozmik çağlarda gezegenlerin yüzeylerini ısıtarak, yıldızlararası kimyayı kolaylaştırarak ve galaksileri aydınlatarak, spektrum boyunca dalga boylarında bol enerjilerini kozmosa yayarlar. Yıldız oluşumu, yıldızların konumlarını, bolluklarını ve göreceli kütlelerini belirleyerek, gökyüzünün paletini ve onun nitelikler gökkuşağını düzenler.

Evrendeki yıldızlar, en azından içinde bulunduğumuz çağda, moleküler gaza sahip büyük bulutların yerçekimi yoluyla çöktüğü zaman oluşur. Ancak Samanyolu’nda bu süreç çok verimsizdir; mevcut malzemenin sadece %1’i bir yıldızla sonuçlanır. Gökbilimciler, yıldız oluşturan çekirdeklerin, türbülanslı süpersonik gaz hareketlerinin (yani, ses hızından daha hızlı hareket eden gazın) dışa doğru basıncı ve süpernovalardan, rüzgarlardan veya daha önceki bir nesil tarafından üretilen jetlerden dışarı akışlardan gelişmesini engellediğini düşünüyorlar. yıldızların. En azından düşük kütleli yıldızlar için durum bu.

Bununla birlikte, genç büyük kütleli yıldızlarla ilgili gözlemler, bazen, yüksek kütleli yıldızların tam olarak gaz türbülansının düşük kütleli yıldızların gelişmesini, büyük kütleli yıldızların doğması için yeterli kütle birikene kadar engellediği yerde oluştuğuna dair tam tersi bir sonucu akla getirir. İlgili birçok karmaşık, iç içe geçmiş fiziksel süreç, yıldızların neden düşük verimlilikle oluştukları, neden belirli kütlelere sahip oldukları, neden ve nasıl kümelerde oluştukları ve neden bazılarının birden fazla sistemde olduğu ve diğerlerinin olmadığı da dahil olmak üzere birçok bulmaca bırakmaktadır. .

Bilgisayar simülasyonları, bu sorulara temel bilgiler sağlayabilir. Gökbilimciler, kodlarını geliştirmek ve bunları gözlemlerle karşılaştırmak için onlarca yıldır çalışıyorlar. Görev göz korkutucudur: İş başında olan birçok farklı fiziksel süreç olmakla kalmaz, bunlar birbirini etkilerken, yüzlerce ışık yılından embriyonik yıldızın yakın çevresine kadar uzaysal ölçeklerde ve milyonlarca yıldan bu yana zaman ölçeklerinde kritik adımlar meydana gelir. günler. Gerçekçi bir yıldız oluşumu simülasyonu, bir şekilde tüm bunları doğru bir şekilde hesaba katmalıdır.

CfA astronomu Anna Rosen ve meslektaşları, bireysel yıldızların oluşumunu ve jetler, radyasyon, rüzgarlar ve süpernovalardan gelen geri bildirimlerini izleyen ilk dev moleküler bulut simülasyonunu geliştirdiler. Yerçekimi, manyetik alanlar ve türbülansı içeren ancak gerçekçi olmayan yüksek yıldız oluşum verimliliği sağlayan ve aşırı miktarda büyük yıldız üreten daha önceki kodlarını temel alıyor.

Yeni sayısal simülasyon, bazıları yalnızca günün zamanlarıyla ayrılmış yaklaşık 160 milyon adım kullanarak yaklaşık 8 milyon yıl boyunca bir buluttaki yıldız oluşumunu izliyor. Daha önceki kodların kusurlarından kaçınır, ancak daha doğru sonuçlarıyla genel tutarlılığı korur. Ayrıca, önyıldız jetlerinin yıldız doğumunu engelleyen baskın bir geri bildirim kaynağı olduğu, aralarında önemli sonuçlara varıyor – süpernova geri bildirimi, doğum döngüsünde çok geç meydana geliyor ve çocuk odasındaki diğer yıldızların gelişimini ciddi şekilde bozuyor.

Yayınlanan Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleribu dönüm noktası başarı, tüm ana kanallardan gelen geri bildirimle, bireysel yıldızların ve ön yıldızların oluşumunu, birikmesini, hareketini, evrimini ve geri bildirimini takip ederken bir yıldız kümesinin oluşumunu modelleyen her türden ilk sayısal simülasyondur: önyıldız jetleri, yıldız rüzgarlar, yıldız radyasyonu ve çekirdek çöküşü süpernovaları.