Астрофизики разработали наиболее реалистичную симуляцию процесса рождения звезды, представляющую самое высокое разрешение в данной области на сегодняшний день.

Исследователи из Северо-Западного университета США создали инструмент под названием STARFORGE (Звездообразование в газовой среде), как сообщает портал НВ с ссылкой на Science Alert.

Этот инструмент способен моделировать процессы звездообразования в газовых облаках, размер которых на 100 раз больше, чем в предыдущих моделях.

Звезды формируются на протяжении миллионов лет в плотных и холодных облаках молекулярного газа и пыли, где скапливаются звездные кластеры.

С помощью симуляции STARFORGE астрономы впервые смогли создать высокоразрешенную модель целого молекулярного облака, внутри которого формируются звезды. Эта область известна как туманность или «звездный детский сад».

Это позволит астрономам более детально изучать процесс звездообразования, сравнивая его с реальными протозвездами, находящимися на разных этапах формирования, что поможет лучше понять эти процессы.

Астрофизик Клод-Андре Фошер-Жигер заявил: «Как образуются звезды — это центральный вопрос астрофизики. Это был очень сложный вопрос для исследования из-за разнообразия физических процессов, вовлеченных в этот процесс. Новая модель поможет нам напрямую отвечать на фундаментальные вопросы, на которые мы ранее не могли дать окончательные ответы».

Астрономы обладают базовыми знаниями о процессе звездообразования, начиная с образования сгустка молекулярного газа, обычно находящегося в облаках материи. При достижении достаточной плотности, сгусток начинает схлопываться под воздействием силы собственной гравитации, формируя протозвезду, которая начинает вращаться.

Этот процесс вращения заставляет материал в облаке вокруг звездного нуклеуса формировать диск, который под воздействием гравитационной силы растущей звезды напоминает движение воды в канализационной системе.

Когда звезда достигает определенной массы, в ее ядре образуются достаточно высокая температура и давление для начала ядерного синтеза, в результате которого атомы водорода объединяются, образуя гелий. Из остатков материала в диске звездообразования формируются планеты, астероиды и другие космические объекты.

Однако данный процесс происходит в очень плотных газовых облаках, что затрудняет его наблюдение со стороны человечества. Кроме того, весь процесс разворачивается на протяжении миллионов лет, и каждая наблюдаемая протозвезда представляет собой лишь один кадр в более длительном, сложном и обширном событии.

Для создания инструмента STARFORGE команда астрофизиков, возглавляемая Майклом Грудичем из Северо-Западного университета, учла множество физических параметров, включая температуру, гравитацию, магнитные поля, газовую динамику, а также сильные звездные ветры и плазменные струи, исходящие от звезд.

Для проведения симуляций ученые использовали один из самых мощных суперкомпьютеров в мире, потратив на это практически 100 дней. В результате было создано видео, иллюстрирующее процесс формирования звезд и всего звездного детского сада, начиная с самого начала и до его завершения.

По словам Майкла Грудича, главного исследователя из Северо-Западного университета, исследователи занимаются моделированием процессов звездообразования уже несколько десятилетий, но созданный ими инструмент STARFORGE представляет собой значительный технологический прорыв. Другие модели смогли смоделировать лишь небольшой сегмент облака, в котором происходит формирование звезд, вместо всего газового облака с высоким разрешением.

На видео представлено моделирование огромного облака, масса которого превышает массу Солнца в 20000 раз. Изначально это облако находится в космосе в статическом состоянии. Со временем газ в облаке начинает двигаться под воздействием межзвездных ветров и ударных волн, которые формируют участки с более высокой плотностью. Позднее эти участки могут подвергаться гравитационному коллапсу, что представляет собой процесс быстрого сжатия объектов под воздействием гравитационных сил. Гравитационный коллапс является одним из фундаментальных механизмов формирования объектов во Вселенной.