[/ Kuvateksti]
Pitkäksi aikaa, tutkijat ovat ymmärtäneet, että tähdet muodostuvat, kun molekyylivetyjen jättiläispilvien sisällä esiintyy tähtienvälistä ainetta gravitaation romahtaessa. Kuinka he ylläpitävät kasvuaan syöttäviä kaasu- ja pölypilviä ilman, että ne puhaltavat sitä kokonaan? Ongelma osoittautuu kuitenkin vähemmän salaperäiseksi kuin milloin se näytti. Science-lehdessä tällä viikolla julkaistu tutkimus osoittaa, kuinka massiivisen tähden kasvu voi edetä huolimatta ulospäin virtaavasta säteilypaineesta, joka ylittää materiaalin sisään vetävän painovoiman.
Uudet havainnot selittävät myös sen, miksi massiivisia tähtiä esiintyy yleensä binaarisissa tai useissa tähtijärjestelmissä, sanoi pääkirjailija, kirjoittaja Mark Krumholz, astronomian ja astrofysiikan apulaisprofessori Kalifornian yliopistossa, Santa Cruz. Sisällöntekijät ovat Richard Klein, Christopher McKee ja Stella Offner UC Berkeleystä sekä Andrew Cunningham Lawrence Livermoren kansallisesta laboratoriosta.
Säteilypaine on voima, jonka sähkömagneettinen säteily aiheuttaa sen iskemiin pintoihin. Tämä vaikutus on vähäinen tavalliselle valolle, mutta siitä tulee merkittävä starien sisätiloissa säteilyn voimakkuuden vuoksi. Massiivisissa tähdissä säteilypaine on hallitseva voima, joka vaikuttaa painovoimaan estämään tähtien jatkumista.
"Kun kohdistat massiivisen tähden säteilypaineen ympäröivään pölyiseen tähteiden väliseen kaasuun, joka on paljon läpinäkymättömämpi kuin tähden sisäinen kaasu, sen pitäisi räjähtää kaasupilvi", Krumholz sanoi. Aikaisemmat tutkimukset ehdottivat, että säteilypaine räjäyttäisi tähten muodostumisen raaka-aineet ennen kuin tähti voisi kasvaa paljon suuremmaksi kuin noin 20 kertaa auringon massa. Tähtitieteilijät kuitenkin havaitsevat tähtiä paljon massiivisempana.
Tutkimusryhmä on viettänyt vuosia kehittääkseen monimutkaisia tietokonekoodeja tähtiä muodostuvien prosessien simuloimiseksi. Yhdessä tietotekniikan kehityksen kanssa heidän uusimman ohjelmistonsa (nimeltään ORION) ansiosta he pystyivät suorittamaan yksityiskohtaisen kolmiulotteisen simulaation valtavan tähteiden välisen kaasupilven romahtamisesta massiivisen tähden muodostamiseksi. Projekti vaati kuukausia laskenta-aikaa San Diegon supertietokonekeskuksessa.
Simulaatio osoitti, että kun pölyinen kaasu romahtaa massiivisen tähden kasvavaan ytimeen, säteilypaine työntyy ulospäin ja painovoima vetää materiaalia sisään, syntyy epävakauksia, jotka johtavat kanaviin, joissa säteily puhaltaa pilven läpi tähtienväliseen avaruuteen samalla kun kaasu putoaa edelleen sisäänpäin muiden kanavien kautta.
"Näet kaasun sormet putoamassa ja säteily vuotaen näiden kaasusormien väliin", Krumholz sanoi. "Tämä osoittaa, että et tarvitse eksoottisia mekanismeja; massiiviset tähdet voivat muodostua lisääntymisprosessien kautta, kuten pienen massan tähdet. ”
Kaasupilven pyöriminen sen romahtaessa johtaa materiaalilevyn muodostumiseen, joka syötetään kasvavalle ”protostarille”. Levy on kuitenkin painovoimaisesti epävakaa, mikä aiheuttaa sen, että se tarttuu kokoon ja muodostaa sarjan pieniä toissijaisia tähtiä, joista suurin osa lopulta törmää keskitetyn protostarin kanssa. Simulaatiossa yksi toissijainen tähti tuli tarpeeksi massiiviseksi murtumaan ja hankkimaan oman levyn, kasvaakseen massiiviseksi seuratäheksi. Kolmas pieni tähti muodostui ja työnnettiin leveälle kiertoradalle ennen kuin se putosi takaisin ensisijaiseen tähtiin ja sulautui siihen.
Kun tutkijat lopettivat simulaation sallittuaan sen kehittyä 57 000 vuotta simuloidun ajan, kahden tähden massat olivat 41,5 ja 29,2-kertaiset auringon massaan nähden ja kiertäivät toisiaan melko leveällä kiertoradalla.
"Se, mikä muodostui simulaatiossa, on yleinen kokoonpano massiivisille tähtiille", Krumholz sanoi. ”Luulen, että voimme nyt pohtia mysteeriä siitä, kuinka massiiviset tähdet pystyvät muodostamaan ratkaistavaksi. Supertietokoneiden ikä ja kyky simuloida prosessia kolmessa ulottuvuudessa tekivät ratkaisun mahdolliseksi. ”
Lähde: UC Santa Cruz
