[/ Caption]
I lang tid har forskere forstått at stjerner dannes når interstellar materie inni gigantiske skyer av molekylært hydrogen gjennomgår gravitasjonskollaps. Hvordan opprettholder de skyene av gass og støv som mater veksten deres uten å blåse alt bort? Problemet viser seg imidlertid å være mindre mystisk enn det en gang virket. En studie publisert denne uken i tidsskriftet Science viser hvordan veksten av en massiv stjerne kan fortsette til tross for et utstrømmende strålingstrykk som overstiger gravitasjonskraften som trekker materialet innover.
De nye funnene forklarer også hvorfor massive stjerner har en tendens til å forekomme i binære eller flere stjernersystemer, sa hovedforfatter Mark Krumholz, en assisterende professor i astronomi og astrofysikk ved University of California, Santa Cruz. Medforfattere er Richard Klein, Christopher McKee og Stella Offner fra UC Berkeley, og Andrew Cunningham fra Lawrence Livermore National Laboratory.
Strålingstrykk er kraften som utøves av elektromagnetisk stråling på overflatene den treffer. Denne effekten er ubetydelig for vanlig lys, men den blir betydelig i interiøret til stjerner på grunn av intensiteten til strålingen. I massive stjerner er strålingstrykk den dominerende kraften som motvirker tyngdekraften for å forhindre at stjernen faller videre.
"Når du bruker strålingstrykket fra en massiv stjerne på den støvete interstellare gassen rundt den, som er mye mer ugjennomsiktig enn stjernens indre gass, bør den eksplodere gassskyen," sa Krumholz. Tidligere studier antydet at strålingstrykk ville blåse bort råvarene i stjernedannelse før en stjerne kunne vokse seg mye større enn omtrent 20 ganger solens masse. Likevel observerer astronomer stjerner mye mer massive enn det.
Forskerteamet har brukt år på å utvikle komplekse datakoder for å simulere prosessene med stjernedannelse. Kombinert med fremskritt innen datateknologi, gjorde deres nyeste programvare (kalt ORION) dem i stand til å kjøre en detaljert tredimensjonal simulering av sammenbruddet av en enorm interstellær gasssky for å danne en massiv stjerne. Prosjektet krevde måneder med datatid på San Diego Supercomputer Center.
Simuleringen viste at når den støvete gassen kollapser på den voksende kjernen til en massiv stjerne, med strålingstrykk pressende utover og tyngdekraften trekker inn materiale, utvikler det seg ustabiliteter som resulterer i kanaler der stråling blåser ut gjennom skyen inn i det interstellare rommet, mens gass fortsetter å falle innover gjennom andre kanaler.
"Du kan se fingre av gass som faller inn og stråling lekker ut mellom disse gassfingrene," sa Krumholz. “Dette viser at du ikke trenger noen eksotiske mekanismer; massive stjerner kan dannes gjennom akkresjonsprosesser akkurat som stjerner med lav masse. ”
Rotasjonen av gassskyen når den kollapser fører til dannelse av en plate av materiale som mates til den voksende "protostaren." Disken er gravitasjonsmessig ustabil, men får den til å klumpe seg og danne en serie små sekundære stjerner, hvorav de fleste ender opp med å kollidere med den sentrale protostaren. I simuleringen ble en sekundærstjerne massiv nok til å bryte bort og skaffe seg sin egen disk, og vokste til en massiv følgesvenn. En tredje liten stjerne dannet seg og ble kastet ut i en bred bane før han falt tilbake i og fusjonerte med den primære stjernen.
Da forskerne stoppet simuleringen, etter å ha tillatt den å utvikle seg i 57.000 år med simulert tid, hadde de to stjernene masser på 41,5 og 29,2 ganger solenes masse og sirklet hverandre i en ganske bred bane.
"Det som dannet seg i simuleringen er en vanlig konfigurasjon for massive stjerner," sa Krumholz. ”Jeg tror vi nå kan vurdere mysteriet om hvordan massive stjerner kan danne seg for å bli løst. Alderen til superdatamaskiner og muligheten til å simulere prosessen i tre dimensjoner gjorde løsningen mulig. ”
Kilde: UC Santa Cruz
