Реалистичное моделирование процессов в протозвёздных облаках
Турбулентность в гигантских молекулярных облаках Млечного Пути играет ключевую роль в формировании звёзд, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science Advances. Команда учёных, возглавляемая профессором астрофизики Университета штата Аризона Эваном Скэннапьеко, создала симуляции для изучения взаимодействия турбулентности с плотностью облака, что приводит к образованию «комков» или карманов плотности, где рождаются новые звёзды.
Гигантские молекулярные облака заполнены турбулентными движениями, вызванными гравитацией, перемешиванием галактических рукавов и ветрами, струями и взрывами молодых звёзд. Эти турбулентные движения создают ударные волны, которые приводят к изменениям плотности в облаке.
В симуляциях использовались трассерные частицы для отслеживания движения материала в молекулярном облаке и регистрации изменений плотности с течением времени.
Исследователи смоделировали восемь сценариев с различными реалистичными свойствами облаков и обнаружили, что ускорение и замедление ударных волн играет существенную роль в траектории частиц. Ударные волны замедляются в газе высокой плотности и ускоряются в газе низкой плотности. Когда частица попадает в ударную волну, область вокруг неё становится более плотной. Однако, поскольку ударные волны замедляются в плотных областях, турбулентные движения не могут сделать их ещё плотнее после достижения определённого порога. Эти самые «комковатые области» высокой плотности являются местами, где, скорее всего, образуются звёзды.
«Мы знаем, что основным процессом, определяющим, когда и как быстро образуются звёзды, является турбулентность, поскольку она порождает структуры, которые создают звёзды. Наше исследование раскрывает, как формируются эти структуры», — пояснил Скэннапьеко.
Другие исследования изучали структуры плотности молекулярных облаков, но эта симуляция позволяет учёным увидеть, как эти структуры формируются с течением времени. Это даёт понимание того, как и где, скорее всего, будут рождаться звёзды. «Теперь мы можем лучше понять, почему эти области выглядят именно так, поскольку мы можем отслеживать их историю», — добавил Скэннапьеко.
Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» изучает структуру и химию молекулярных облаков, которая зависит от истории газа, смоделированного в симуляциях. Новые измерения, подобные этим, помогут ученым лучше понять процесс формирования звёзд.
