Gwiazdy rzucają światło na to, dlaczego gwiazdy w Drodze Mlecznej są podobne

Naukowcy odkryli, co decyduje o masach gwiazd, tajemnica, która od dziesięcioleci urzeka astrofizyków. ich odpowiedź? Same gwiazdy.

Korzystając z bardzo szczegółowych symulacji, współpracujący zespół kierowany przez naukowców z University of Texas w Austin dokonał zaskakującego odkrycia, że ​​formowanie się gwiazd to samoorganizujący się proces, wiedza, która może pozwolić naukowcom zrozumieć powstawanie gwiazd w naszych galaktykach i daleko stąd.

badanie było opublikowany W miesięcznych ogłoszeniach Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. W skład współpracującego zespołu weszli również eksperci z: Obserwatoria CarnegieA Uniwersytet Północno-ZachodniA Uniwersytet Harwardzki i Instytut Technologiczny w Kalifornii.

Gwiazdy tworzą się w gigantycznych obłokach zimnego gazu i pyłu. Powoli grawitacja przyciąga do siebie odległe obszary tego gazu i pyłu, tworząc gęste skupiska, w których materia opada do wewnątrz, kompresując się do wysokich gęstości i wytwarzając ciepło: nowo narodzona gwiazda.

Każda z tych „protogwiazd” otoczona jest wirującym dyskiem gazu i pyłu. Każda planeta w naszym Układzie Słonecznym była plamami w takim dysku wokół naszego powstającego Słońca. Zdolność planet krążących wokół gwiazdy do przechowywania życia zależy od masy gwiazdy i sposobu jej powstania. Dlatego zrozumienie formowania się gwiazd ma kluczowe znaczenie dla określenia, gdzie we wszechświecie może powstać życie.

Powiedział: „Gwiazdy są atomami galaktyki”. Stella Offnerprofesor nadzwyczajny astronomii na UT Austin Kolegium Nauk Przyrodniczych A oden instytut nauk inżynieryjnych i obliczeniowych. Ich rozkład masy decyduje o tym, czy narodzą się planety i czy będzie ewoluować życie.

Każde podpole w astronomii opiera się na rozkładzie masy gwiazd – co nazywamy początkową funkcją masy (IMF) – co okazało się wyzwaniem dla naukowców, aby móc poprawnie modelować. Gwiazdy znacznie większe od naszego Słońca są rzadkie i stanowią zaledwie 1% nowo narodzonych gwiazd. Każda z tych gwiazd ma do 10 gwiazd podobnych do Słońca i 30 gwiazd karłowatych. Obserwacje wykazały, że bez względu na to, gdzie patrzymy na Drogę Mleczną, te proporcje (tj. MFW) są takie same, zarówno dla nowo powstałych gromad gwiazd, jak i tych liczących miliardy lat.

To jest zagadka MFW. Każda grupa gwiazd w naszej galaktyce i we wszystkich otaczających nas galaktykach karłowatych ma tę samą równowagę, mimo że ich gwiazdy narodziły się w zupełnie innych warunkach na przestrzeni miliardów lat. Teoretycznie MFW powinien się radykalnie zmienić, ale w rzeczywistości ma charakter globalny, co od dziesięcioleci zbija z tropu astronomów.

„Przez długi czas”, powiedział, „pytaliśmy dlaczego” Dawid Guzgenowkierownik projektu STARFORGE i staż podoktorski w Katedra Astronomii w UT Austin. „Nasze symulacje śledziły gwiazdy od narodzin do naturalnego końca ich powstawania, aby rozwiązać tę zagadkę”.

The STARFORGE Projekt jest wieloinstytucjonalny Inicjatywa współprowadzona przez UT Austin i Carnegie Observatories. Zakończono badania na dwóch najpotężniejszych superkomputerach na świecie: Frontera A panika 2 Z Utah Austin Texas Advanced Computing Center. Ta symulacja jest pierwszą, która śledzi powstawanie pojedynczych gwiazd w zapadniętym gigantycznym obłoku, jednocześnie rejestrując interakcje tych nowo powstałych gwiazd z otoczeniem, emitując światło i masę spadającą przez dżety i wiatry, zjawisko zwane „sprzężeniem gwiazdowym”. . „

„Odkryliśmy, że formowanie się gwiazd jest procesem samoorganizującym się” – powiedział Guszejnow. „Gwiazdy, które powstają w zupełnie innych środowiskach, mają podobną kasę, ponieważ reakcje gwiezdne, przeciwstawiające się grawitacji, również działają inaczej, popychając masy gwiezdne w kierunku tego samego rozkładu masy”.

Współpraca została sfinansowana przez National Science Foundation, NASA, Foundation for Research for the Advancement of Science, XSEDE, Northwestern Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics oraz Harvard Institute for Theory and Computation.