[/rubrik]
Under en lång tid har forskare förstått att stjärnor bildas när interstellär materia inuti jätte moln av molekylärt väte genomgår gravitations kollaps. Hur upprätthåller de molnen av gas och damm som matar deras tillväxt utan att blåsa bort det hela? Problemet visar sig dock vara mindre mystiskt än det en gång verkade. En studie publicerad i veckan i tidskriften Science visar hur tillväxten av en massiv stjärna kan fortsätta trots utströmmande strålningstryck som överstiger gravitationskraften som drar materialet inåt.
De nya resultaten förklarar också varför massiva stjärnor tenderar att uppstå i binära eller multipla stjärnsystem, säger huvudförfattaren Mark Krumholz, biträdande professor i astronomi och astrofysik vid University of California, Santa Cruz. Medförfattare är Richard Klein, Christopher McKee och Stella Offner från UC Berkeley och Andrew Cunningham från Lawrence Livermore National Laboratory.
Strålningstrycket är den kraft som utövas av elektromagnetisk strålning på de ytor som den slår till. Denna effekt är försumbar för vanligt ljus, men den blir betydande i interiörerna hos stjärnor på grund av strålningens intensitet. I massiva stjärnor är strålningstrycket den dominerande kraften som motverkar tyngdkraften för att förhindra att stjärnan fortskrider.
"När du tillämpar strålningstrycket från en massiv stjärna på den dammiga interstellära gasen runt den, som är mycket mer ogenomskinlig än stjärnans inre gas, borde den explodera gasmoln," sade Krumholz. Tidigare studier antydde att strålningstrycket skulle blåsa bort råmaterialen från stjärnbildningen innan en stjärna kunde växa mycket större än cirka 20 gånger solens massa. Ändå observerar astronomer stjärnor mycket mer massiva än så.
Forskarteamet har spenderat flera år med att utveckla komplexa datorkoder för att simulera processerna för stjärnbildning. I kombination med framsteg inom datateknologi gjorde deras senaste programvara (kallad ORION) dem möjlighet att köra en detaljerad tredimensionell simulering av kollapsen av ett enormt interstellärt gasmoln för att bilda en massiv stjärna. Projektet krävde månader av datortider i San Diego Supercomputer Center.
Simuleringen visade att när den dammiga gasen kollapsar på den växande kärnan i en massiv stjärna, med strålningstryck som skjuter utåt och tyngdkraften drar in material, utvecklas instabiliteter som resulterar i kanaler där strålning blåser ut genom molnet in i det interstellära utrymmet, medan gas fortsätter att falla inåt genom andra kanaler.
"Du kan se gasfingrar falla in och strålning läcka ut mellan gasfingrarna," sa Krumholz. ”Detta visar att du inte behöver några exotiska mekanismer; massiva stjärnor kan bildas genom ackretionsprocesser precis som lågmassiga stjärnor. ”
Rotation av gasmoln när det kollapsar leder till bildandet av en skiva av material som matas till den växande "protostaren". Disken är dock gravitativt instabil, vilket gör att den klumpar sig och bildar en serie små sekundära stjärnor, varav de flesta slutar kollidera med den centrala protostaren. I simuleringen blev en sekundärstjärna tillräckligt massiv för att bryta sig loss och skaffa sin egen skiva och växa till en massiv följeslagare. En tredje liten stjärna bildades och kastades ut i en bred bana innan han föll tillbaka in och slogs samman med den primära stjärnan.
När forskarna stoppade simuleringen, efter att ha tillåtit den att utvecklas under 57 000 år av simulerad tid, hade de två stjärnorna massor av 41,5 och 29,2 gånger solens massa och kretsade varandra i en ganska bred bana.
"Det som bildades i simuleringen är en vanlig konfiguration för massiva stjärnor," sade Krumholz. ”Jag tror att vi nu kan överväga mysteriet om hur massiva stjärnor kan bildas för att lösas. Superdatorns ålder och förmågan att simulera processen i tre dimensioner gjorde lösningen möjlig. ”
Källa: UC Santa Cruz
