Niektóre z najbardziej spektakularnych gwiezdnych żłobków w galaktyce przypominają gigantyczne kosmiczne koła wozu, ze strukturami przypominającymi szprychy, które według naukowców zostały wyrzeźbione przez fale uderzeniowe powstałe w wyniku eksplozji gwiazd i potężnych wiatrów gwiazdowych.
Korzystając z potężnych symulacji 3D, naukowcy z Uniwersytetu Kyushu i Uniwersytetu Nagoya w Japonii odkryli, że fale uderzeniowe przepływające przez gigantyczne chmury gazu potrafi wyrzeźbić szprychowe włókna często spotykane wokół noworodka gwiazdy. Odkrycia mogą pomóc w wyjaśnieniu pochodzenia tak zwanych układów włókien piastowych – rozległych obszarów gwiazdotwórczych, w których długie strumienie gazu promieniują w kierunku gęstej piasty centralnej, tworząc wzór przypominający szprychy koła – wynika z oświadczenia Uniwersytetu Kiusiu.
„Gwiazdy rodzą się wewnątrz obłoków molekularnych – ogromnych, zimnych obłoków gazu, które dryfują w przestrzeni” – powiedział Shingo Nozaki, główny autor badania oświadczenie. „Ale powstają one tylko w najzimniejszych i najgęstszych częściach gwiezdnych żłobków, gdzie gaz może zapaść się pod wpływem własnej grawitacji. W niektórych z tych obszarów gwiazdotwórczych gaz jest zorganizowany w charakterystyczne układy piast i szprych, znane jako układy piast i szprych (HFS).
Astronomowie obserwowali te struktury na całym świecie Droga Mlecznaale dokładnie to, jak powstają, pozostaje kwestią otwartą. Jak wynika z badań, zespół wykorzystał zaawansowane trójwymiarowe symulacje magnetohydrodynamiczne do odtworzenia tego procesu i odkrył, że fale uderzeniowe rozchodzące się przez gigantyczne obłoki molekularne mogą w naturalny sposób generować uderzającą architekturę przypominającą koło, którą można zaobserwować w niektórych z najbardziej aktywnych żłobków gwiazd w galaktyce.
Wiele gwiazdorskie szkółki zawierają wąskie włókna, które kierują materię do wewnątrz, w kierunku zatłoczonych centralnych obszarów, gdzie aktywnie tworzą się gwiazdy. Zrozumienie, w jaki sposób powstają te włókna, jest kluczem do zrozumienia, w jaki sposób gaz gromadzi się i ostatecznie zapada w nowe gwiazdy.
Na potrzeby badania naukowcy zbudowali wirtualny obłok molekularny wypełniony polami magnetycznymi i przeprowadzili symulacje na ATERUI III, superkomputerze przeznaczonym do badań astronomicznych. Powaga po raz pierwszy zaobserwowano przyciąganie pól magnetycznych do wewnątrz, tworząc konfigurację w kształcie klepsydry. Następnie zespół wysadził obłok symulowaną międzygwiazdową falą uderzeniową podobną do tej generowanej w wyniku ekspansji supernowa pozostałości lub silne wiatry masywnych gwiazd. W rezultacie powstał niezwykle realistyczny system włókien i piast.
Gdy fala uderzeniowa przetoczyła się przez chmurę, napotkała różne części zakrzywienia pole magnetyczne pod różnymi kątami, tworząc ukośne wstrząsy, które wzmacniały sekcje pola i ustanawiały preferowane ścieżki przepływu gazu. Z biegiem czasu kanały te skierowały materię w wydłużone włókna rozciągające się w kierunku centralnej piasty, tworząc strukturę przypominającą szprychę widoczną podczas obserwacji teleskopowych.
W symulacjach śledzono także sposób, w jaki materia przemieszcza się przez kolebki gwiazdowe. Gęsty gaz ma tendencję do przepływu wzdłuż włókien i przyspiesza w miarę zbliżania się do piasty, podczas gdy materiał o mniejszej gęstości pomiędzy szprychami pozostaje stosunkowo nieruchomy. Naukowcy twierdzą, że to zachowanie może pomóc wyjaśnić, dlaczego w atmosferze znajduje się tylko niewielka część gazu chmury molekularne Jak wynika z oświadczenia, ostatecznie tworzy gwiazdy.
Modelowanie wzajemnego oddziaływania grawitacji, pól magnetycznych i fal uderzeniowych na przestrzeni milionów lat umożliwia badaczom badanie procesów, które w innym przypadku byłyby trudne do bezpośredniej obserwacji. Przyszłe prace pozwolą przetestować szerszy zakres struktur chmur i warunków fal uderzeniowych, co może wyjaśnić, dlaczego układy piast-włókna różnią się w Drodze Mlecznej i zapewnić nowy wgląd w powstawanie masywnych gwiazd i gromad gwiazd. Wyniki wskazują również na szerszy kosmiczny cykl zniszczenia i stworzenia, w którym powstają fale uderzeniowe umierające gwiazdy pomagają kształtować środowiska, w których rodzą się nowe gwiazdy.
Ich ustalenia były opublikowany 18 marca w The Astrophysical Journal Letters.
