Regnestykket er enkelt: Stjerner + Annen stjerne = Større stjerne.
Selv om dette konseptuelt fungerer bra, klarer det ikke å ta hensyn til de ekstremt store avstandene mellom stjerner. Selv i klynger, der tettheten av stjerner er betydelig høyere enn på hoveddisken, er antall stjerner per volumenhet så lav at kollisjoner knapt blir vurdert av astronomer. Selvfølgelig, på et tidspunkt må stjernetettheten nå et punkt hvor sjansen for en kollisjon blir statistisk betydelig. Hvor er det vippepunktet, og er det noen steder som faktisk kan gjøre kuttet?
Tidlig i utviklingen av stjernedannelsesmodeller var ikke nødvendigheten av stjernekollisjoner for å produsere massive stjerner begrenset. Tidlige dannelsesmodeller via akkresjon antydet at akkresjon kan være utilstrekkelig, men etter hvert som modeller ble mer komplekse og beveget seg inn i tredimensjonale simuleringer, viste det seg at kollisjoner rett og slett ikke var nødvendig for å befolke det øvre massestyre. Forestillingen falt i favør.
Det har imidlertid vært to nylige artikler som har undersøkt muligheten for at det, selv om det fortsatt er sjelden, kan være noen miljøer der det sannsynligvis vil oppstå kollisjoner. Den primære mekanismen som hjelper dette er forestillingen om at når klynger sveiper gjennom det interstellare mediet, vil de uunngåelig plukke opp gass og støv, sakte øke i masse. Denne økende massen vil føre til at klyngen krymper, og øker stjernetettheten. Studiene antyder at for at sannsynligheten for kollisjon skal være statistisk signifikant, vil en klynge være nødvendig for å nå en tetthet på omtrent 100 millioner stjerner per kubikk parsec. (Husk at en parsec er 3,26 lysår og er omtrent avstanden mellom solen og vår nærmeste nabostjerne.)
For tiden har en så høy konsentrasjon aldri blitt observert. Selv om noe av dette absolutt skyldes sjeldenhetene i slike tettheter, spiller observasjonsbegrensninger sannsynligvis en avgjørende rolle i å gjøre slike systemer vanskelige å oppdage. Hvis så høye tettheter skulle oppnås, ville det kreve ekstraordinær høy romlig oppløsning for å skille slike systemer. Som sådan vil numeriske simuleringer av ekstremt tette systemer måtte erstatte direkte observasjoner.
Selv om den nødvendige tettheten er enkel, er det vanskeligere temaet hva slags klynger som kan være i stand til å oppfylle slike kriterier. For å undersøke dette gjennomførte teamene som skrev de nylige avisene Monte Carlo-simuleringer der de kunne variere antall stjerner. Denne typen simulering er egentlig en modell av et system som får lov til å spille fremover gjentatte ganger med litt forskjellige startkonfigurasjoner (for eksempel startposisjonen til stjernene) og ved å beregne resultatene fra en rekke simuleringer, en tilnærmet forståelse av oppførselen til systemet er nådd. En første undersøkelse antydet at slike tettheter kunne nås i klynger med så lite som noen få tusen stjerner, forutsatt at gassakkumulering var tilstrekkelig rask (klynger har en tendens til å spre seg sakte under tidevannsstripping som kan motvirke denne effekten på lengre tidsskalaer). Modellen de brukte inneholdt imidlertid mange forenklinger siden undersøkelsen av muligheten for slike interaksjoner bare var foreløpig.
Den nyere studien, lastet opp til arXiv i går, inkluderer mer realistiske parametere og finner ut at det totale antallet stjerner i klyngene må trenge å være nærmere 30 000 før kollisjoner ble sannsynlig. Dette teamet antydet også at det var flere forhold som måtte tilfredsstilles, inkludert hastigheter for gassutvisning (siden ikke all gass ville forbli i klyngen slik det første teamet hadde antatt for enkelhet) og graden av massesegregering (tyngre stjerner synker til de midterste og lysere flyter til utsiden, og siden tyngre er større, reduserer dette antallet tetthet, mens massetettheten økes). Mens mange kuleklynger lett kan oppfylle kravet til Antall av stjerner, vil disse andre betingelsene sannsynligvis ikke være oppfylt. Videre bruker kuleklynger lite tid i regioner i galaksen hvor de sannsynligvis vil møte tilstrekkelig høye tettheter av gass for å gi mulighet for akkumulering av tilstrekkelig masse på de nødvendige tidsskalaene.
Men er det noen klynger som kan oppnå tilstrekkelig tetthet? Den mest tette galaktiske klyngen som er kjent, er Arches-klyngen. Dessverre når denne klyngen bare en beskjeden ~ 535 stjerner per kubikk parsec, fremdeles altfor lav til å sannsynligvis ha et stort antall kollisjoner. Imidlertid forutslo en kjøring av simuleringskoden med forhold som ligner dem i Arches-klyngen en kollisjon på ~ 2 millioner år.
Totalt sett ser disse studiene ut til å bekrefte at rollen til kollisjoner i å danne massive stjerner er liten. Som påpekt tidligere ser det ut som om akkresjonsmetoder står for det brede spekteret av stjernemasser. Likevel i mange unge klynger, som fremdeles danner stjerner, finner astronomer sjelden stjerner mye over ~ 50 solmasser. Den andre studien i år antyder at denne observasjonen ennå kan gi rom for kollisjoner å spille en uventet rolle.
(MERKNAD: Selv om det kan antydes at kollisjoner også kan anses å skje når bane-stjerners bane forfaller på grunn av tidevannsinteraksjoner, blir slike prosesser generelt referert til som "sammenslåinger". Begrepet "kollisjon" som brukes i kilden materialer, og denne artikkelen brukes til å betegne sammenslåing av to stjerner som ikke er bundet av gravitasjon.)
kilder:
