Астрономы создали реалистичную симуляцию рождения звезды

Видеофакт.

Астрофизики Северо-Западного университета в США разработали наиболее реалистичную симуляцию рождения звезды с самым высоким разрешением на сегодня, пишет «Новое время».

В новом исследовании ученые представили инструмент под названием STARFORGE, который способен смоделировать процессы звездообразования в газовом облаке, размер которого в 100 раз больше, чем в предыдущих моделях.

Образование звезд происходит в течение миллионов лет в плотных, холодных облаках молекулярного газа и пыли, где вместе образуются скопления звезд. Это не тот процесс, который мы, вероятно, когда-либо сможем наблюдать от начала до конца, но абсолютно впечатляющая симуляция приближает нас, чем мы когда-либо были.

Симуляция называется STARFORGE (Звездообразование в газовой среде), и с ее помощью астрономы впервые смогли смоделировать целое молекулярное облако из образующихся звезд, область, известную как звездный питомник, и все это в высоком разрешении.

Это поможет астрономам более детально изучить звездообразование, сравнивая его с реальными протозвездами (звездами, которые еще не полностью выросли) на разных стадиях формирования, что поможет понять происходящие процессы.

«Как образуются звезды — это центральный вопрос астрофизики. Это был очень сложный вопрос для изучения из-за целого ряда задействованных физических процессов. Это новое моделирование поможет нам напрямую ответить на фундаментальные вопросы, на которые мы не могли дать окончательного ответа раньше», — сказал астрофизик Клод-Андре Фошер-Жигер из Северо-Западного университета.

Астрономы уверены, что знают основные моменты звездообразования. Все начинается со сгустка молекулярного газа, обычно находящегося в облаке вещества. При достаточной плотности сгусток схлопывается под действием собственной силы тяжести, образуя протозвезду, которая начинает вращаться.

Это вращение заставляет материал в облаке вокруг него образовывать диск, который катится в растущую звезду, как вода в канализацию, неумолимо втягиваемый ее гравитационной силой.

Когда звезда наберет достаточную массу, в ядре будет достаточно тепла и давления, чтобы начать ядерный синтез, при котором атомы водорода сливаются с образованием гелия. Из остатков материала на диске образуются планеты, астероиды и так далее.

Однако все это происходит в плотном облаке, а это значит, что нам трудно в этом разобраться. И поскольку это происходит в течение миллионов лет, любая отдельная протозвезда, которую мы наблюдаем, представляет собой всего лишь один-единственный снимок гораздо более длительного, более крупного и очень сложного события.

Чтобы построить STARFORGE, команде астрономов во главе с Майклом Грудичем из Северо-Западного университета пришлось принять во внимание множество физических явлений, в том числе температуру, гравитацию, магнитные поля, газовую динамику, а также мощные звездные ветры и плазменные струи, которые испускаются звездами.

Они проводили свои симуляции на одном из самых мощных суперкомпьютеров в мире, в течение почти 100 дней. Результат, показанный на одном видео, — это прекрасное явление — целая звездная детская комната и формирование звезд внутри от начала до конца.

«Люди моделируют звездообразование уже пару десятилетий, но STARFORGE — это качественный скачок в технологиях. Другие модели смогли смоделировать только крошечный участок облака, где формируются звезды, а не все облако в высоком разрешении», — сказал Грудич.

Смоделированное облако на видео, огромный объект, в 20 000 раз более массивный, чем Солнце, вначале просто висит в космосе. Со временем газ толкается такими силами, как межзвездные ветры и ударные волны, которые создают области с более высокой плотностью, которые могут гравитационно коллапсировать в протозвезды.