Przepis na gromady gwiazd
Weź obłok gazu o średnicy 500 lat świetlnych, dodaj 5 milionów lat i przetwarzaj przez miesiąc na superkomputerze.
Gromady gwiazd w rozległych obszarach czasu i przestrzeni całego Wszechświata zostały stworzone w ten sam sposób – ustalili naukowcy z McMaster University.
Naukowcy Corey Howard, Ralph Pudritz i William Harris, autorzy artykułu opublikowanego w Nature Astronomy, użyli wysoce wymyślnych symulacji komputerowych do odtworzenia tego, co dzieje się w gigantycznych obłokach skoncentrowanego gazu, o których wiadomo, że właśnie w powstają skupiska gwiazd, które są powiązane grawitacyjnie.
Najnowsze symulacje śledzące obłok międzygwiazdowego gazu o średnicy 500 lat świetlnych, którego ewolucja trwała 5 milionów lat i była wywołana przez turbulencję, grawitację oraz wpływ intensywnego ciśnienia promieniowania wytwarzanego przez masywne gwiazdy wewnątrz formujących się gromad.
Badania pokazują, w jaki sposób te siły tworzą gęste włókna, które kierują gaz do tego, co ostatecznie staje się superjasną gromadą gwiazd, która może łączyć się z innymi gromadami, tworząc rozległe gromady kuliste.
Większość gwiazd w galaktyce powstaje w gromadach gwiazd w gęstych obłokach molekularnych, zatem jednym z ważniejszych pytań w astronomii jest, w jaki sposób gromady zawierające od setek do milionów gwiazd tworzą się w różnych warunkach. Symulacje naukowców zostały starannie zaprojektowane, aby określić, czy proces ten jest uniwersalny.
Autorzy zaprogramowali dane dla takich zmiennych, jak ciśnienie gazu, turbulencja i siła promieniowania, a następnie uruchomili symulację z wykorzystaniem zasobów SciNet, największego centrum superkomputerowego w Kanadzie.
Po miesiącu program zwrócił gromady gwiazd identyczne z tymi, o których wiadomo, że istnieją w przestrzeni kosmicznej, pokazując, że naukowcom udało się odtworzyć proces formowania się gromad gwiazd, robiąc duży krok w kierunku zrozumienia ich powstawania, który jest od dawna przedmiotem debaty wśród astrofizyków.
Ich praca pokazuje, że w wystarczająco dużym zbiorze gazu, masywna gromada gwiazd jest naturalnym wynikiem. Jeżeli masywne gromady gwiazd odzwierciedlają warunki panujące w galaktykach, w których powstają, można tę wiedzę wykorzystać również do odwzorowania warunków panujących w odległym Wszechświecie.
Wielu naukowców wcześniej twierdziło, że gromady o różnej wielkości oraz w różnym wieku formowały się w różny sposób. Nowe badania pokazują jednak, że wszystkie one formują się tak samo.
Symulacje pokazują, że wynik zależy od początkowego obłoku gazu, który pod wpływem turbulencji, grawitacji i sprzężenia zwrotnego wykona swoją pracę, tworząc w ciągu kilku milionów lat gromady gwiazd o różnych rozmiarach.
Jest to pierwszy przekonujący sposób formowania się gromad gwiazd. Można go stosować na każdą skalę – do małych i dużych gromad gwiazd – i powinno działać w dowolnym czasie w historii Wszechświata oraz dowolnej galaktyce.
Tego typu symulacje byłyby nie do pomyślenia jeszcze 10 lat temu. Sukces tego projektu sugeruje, że podobne badania nad innymi złożonymi problemami, takimi jak tworzenie się całych galaktyk, aż do narodzin poszczególnych pojedynczych gwiazd, mogą wkrótce być w naszym zasięgu.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
