Z tohto rotujúceho plynového mraku vznikajú a vyvíjajú sa hviezdy, ktoré ukazujú dynamiku tohto procesu. Model je tiež zodpovedný za ďalšie aktivity, ako napríklad žiarenie, vietor a supernovy alebo výbuch blízkych hviezd, a za to, ako ovplyvňujú vznik hviezdy.
Aj keď to pre poslucháčov predstavuje pekný hviezdny prieskum, vedci chcú tento model použiť na lepšie pochopenie zložitosti formovania hviezd. Medzi tieto otázky patrí, prečo môže byť tvorba hviezd pomalá a neefektívna, ako aj to, prečo sa tvoria v skupinách a ako sa určuje ich hmotnosť.
STARFORGE v skutočnosti už pomáha vedcom pochopiť, ako vysokorýchlostné prúdy plynu spolu s tvorbou hviezd skutočne pomáhajú určovať hmotnosť hviezd.
Keď boli simulácie spustené bez zohľadnenia týchto prúdov, hviezdy sa zmenšili na veľmi veľké, čo malo za následok, že hviezdy boli asi desaťkrát väčšie ako hmotnosť Slnka. Pridaním trysky späť sa stali realistickejšie hviezdy s menej ako polovičnou hmotnosťou Slnka.
„Trysky narušujú tok plynu smerom k hviezde,“ uviedol Michael Grudick, vedúci výskumu a postdoktorand v Centre pre interdisciplinárny prieskum a výskum v astrofyzike na Northwestern University.
„V podstate odfúknu plyn, ktorý by skončil v hviezde, a zvýšia jej hmotnosť. Ľudia majú podozrenie, že sa to deje, ale simuláciou celého systému o tom lepšie chápeme. Takto to funguje.“
Poznanie hmotnosti hviezdy môže pomôcť vedcom určiť ďalšie faktory, napríklad jej jas a kedy môže zomrieť.
„Ľudia napodobňujú formovanie hviezd už niekoľko desaťročí, ale STARFORGE predstavuje kvantový skok v technológii,“ uviedol Grudik. „Ostatné modely dokážu simulovať iba malú škvrnu mračna, kde sa tvoria hviezdy – nie celé mračná vo vysokom rozlíšení. Bez pohľadu na celkový obraz nám uniká veľa faktorov, ktoré by mohli ovplyvniť výsledok hviezdy Huh.“
Tajomstvá stať sa hviezdou
Zatiaľ čo hviezdy na nočnej oblohe vynikajúco fungujú, hrajú dôležitú úlohu v celom vesmíre. Život by nebol možný v našej vlastnej slnečnej sústave bez tepla a svetla slnka. Vedú k vytvoreniu planét, ktoré sú hostiteľmi v systéme. A keď hviezdy zomrú, uvoľnia do vesmíru dôležité prvky vrátane ťažkých kovov.
Napriek tomu jeho debut zostáva záhadou.
„To, ako sa tvoria hviezdy v astrofyzike, je ústredná otázka,“ uviedol Claude-Andre Foucher-Giguère, hlavný autor štúdie a docent na Katedre fyziky a astronómie na Northwestern University.
„Zistiť to bola veľmi náročná otázka vzhľadom na množstvo použitých fyzikálnych procesov. Táto nová simulácia nám pomôže priamo sa zamerať na základné otázky, na ktoré sme predtým určite nevedeli odpovedať.“
Zrod hviezdy môže trvať milióny rokov, takže keď astronómovia používajú na skúmanie nočnej oblohy ďalekohľady, získajú do procesu iba najkratší náhľad. Hviezdy sú tiež ťažko viditeľné, pretože vznikajú.
„Keď pozorujeme vznik hviezd v ktorejkoľvek oblasti, vidíme, že v čase existujú zamrznuté miesta pre vznik hviezd,“ uviedol Grudiek. „Hviezdy sa tvoria aj v oblakoch prachu, takže sú väčšinou skryté.“
Simulácie poskytujú najlepší spôsob, ako odstrániť oponu z toho, čo sa skutočne stane, keď sa vytvoria hviezdy.
Na vytvorenie STARFORGE spojili vedci niekoľko známych prvkov, ako sú dynamika plynov, gravitácia, ohrev a chladenie, magnetické polia a hviezdna aktivita.
Spustenie jednej z týchto simulácií môže trvať mesiace, takže bol použitý jeden z najväčších superpočítačov na svete – prevádzkovaný Texas Advanced Computing Center.
Konečným výsledkom je STARFORGE, ktorý vychádza z oblaku plynu, ktorý je desaťkrát miliónkrát väčší ako hmotnosť nášho Slnka, keď pláva v galaxii. Časom sa tento oblak plynu vyvíja. Štruktúry sa formujú, potom sa oddeľujú a lámu. Z tejto deštrukcie vznikajú rôzne hviezdy. Po svojom vzniku uvoľňujú plynové trysky, ktoré prenikajú cez mraky.
Akonáhle je všetok plyn spotrebovaný, hviezda prestáva tvoriť.
Používanie STARFORGE môže pomôcť výskumníkom dozvedieť sa viac o galaxiách rozšírených po celom vesmíre.
„Pochopenie formovania galaxií závisí od predpokladov o formovaní hviezd,“ uviedol Grudiek. „Ak dokážeme pochopiť vznik hviezd, môžeme porozumieť formovaniu galaxií. A pochopením formovania galaxií môžeme porozumieť viac o vesmíre. Pochopenie toho, odkiaľ pochádzame a ako sa vo vesmíre nachádzame, je v konečnom dôsledku v závislosti od pochopenia pôvodu vesmíru.“ hviezdy. “
Vzhľadom na to, že sme zložení z hviezd, ako povedal kedysi slávny astronóm Carl Sagan, dozvedieť sa viac o hviezdach tiež prezradí viac o nás.
„Poznanie hmotnosti hviezdy nám hovorí o jej jase, ako aj o druhu jadrových reakcií, ktoré sa v nej vyskytujú,“ uviedol Foucher-Giguère. „Vďaka tomu sa môžeme dozvedieť viac o prvkoch, ktoré sa syntetizujú vo hviezdach, ako sú uhlík a kyslík – o prvkoch, z ktorých sme tiež vyrobené.“
