Разработана первая 3D-модель процесса образования звезды из облака газа с высоким разрешением.
Пользователи модели «Starforge» (Star Formation in Gaseous Environments, Звездообразование в газовых средах) могут полетать внутри разноцветного облака газа и увидеть, как из него формируются звёзды. Исследователи надеются, что эта симуляция поможет им в раскрытии многих тайн рождения звёзд, среди которых: почему этот процесс настолько медленнен и неэффективен? От чего зависит масса звезды? Почему звёзды обычно собираются в скопления?
Разработка может моделировать облака газа в 100 раз большей массы, чем позволяли предыдущие модели. Благодаря Starforge, учёные смогут учитывать в процессе моделирования влияние джетов, излучения, ветра и даже сверхновых на процесс формирования и эволюции звёзд.
«Когда мы наблюдаем за тем, как рождаются звёзды, всё, что мы видим – места их формирования, замороженные во времени. К тому же, этот процесс происходит внутри облаков пыли, так что новорождённые звёзды от нас практически скрыты» – говорит соавтор модели Michael Grudić.
Модель огромна: на одном из самых больших суперкомпьютеров мира, расположенном в Texas Advanced Computing Center, одна симуляция выполняется до трёх месяцев. Однако учёные утверждают, что именно её размеры и вычислительная сложность позволяют получить гораздо более точные результаты.
Michael Grudić утверждает, что модель – настоящий прорыв: «Возможности других моделей ограничивались симуляцией только той маленькой части облака, в которой образуются звёзды, а не всего облака в высоком разрешении. Мы упускаем множество факторов, которые могут повлиять на новую звезду, когда не видим общей картины».
Симуляция начинается с газового облака массой в миллионы солнечных. Со временем, облако начинает закручиваться, формируя различные структуры, и снова распадается. В результате этого процесса остаются маленькие области с газом, уплотненным гравитацией и нагретым под действием трения. Из этих областей, выбрасывая из полюсов огромные сверхбыстрые джеты газа, пронзающие облака вокруг, и появляется новая звезда.
Астрофизики уже использовали Starforge, чтоб понять зависимость массы звезды от упомянутых выбросов газа. Когда они провели симуляцию без учета джетов, результатом были необычно крупные звёзды – примерно в 10 раз массивнее Солнца. В то же время, симуляция с джетами произвела звёзды с массой, более близкой к ожидаемой – примерно половина солнечной. По словам соавтора модели, учёные уже предполагали, что джеты «сдувают» газ, который звезда иначе поглотила бы, но симуляция всей системы в целом позволила укрепить понимание процесса.
Пользу этой модели для науки трудно переоценить. С помощью симуляции учёные надеются лучше понять, как рождаются галактики, а также то, как в огненных сердцах звёзд формируются такие элементы, как углерод и азот. Если мы сможем понять рождение звёзд, мы сможем понять рождение галактик. Если же мы сможем понять рождение галактик, мы больше узнаем о том, из чего сделана наша Вселенная, – говорят авторы. – Понимание нашего места во вселенной в конце концов сводится к пониманию возникновения звёзд».
У Starforge есть свой сайт, на котором можно детальнее познакомиться с новой технологией, а также прочитать оригинальное исследование (для удобства – ссылка на него и тут).