Starforge帶來迄今最真實、解析度最高的恆星誕生模擬

據媒體報導,大量的氣體雲是宇宙的搖籃。在它們內部,原子被擠壓在一起,一直到它們引發一連串的聚變反應。在那里,在氣體雲中,一顆恆星誕生。雖然天體物理學家很好地理解了恆星的誕生過程,但當他們觀察太空時,他們無法實時地看到恆星的形成過程。

Starforge帶來迄今最真實、解析度最高的恆星誕生模擬

一顆恆星–像我們的太陽–需要約5000萬年才能成為一顆成年恆星。

美國西北大學的天體物理學家Michael Grudić說道:「這就像看山起落一樣。」為了研究這一過程,Grudić和他的研究論文合作者開發了一個名為Starforge的強大新計算機模擬框架。

當地時間周二,由Grudić領導的一項新研究在《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》上發表。該研究圍繞一個叫做「Star Formation in Gaseous Environments(氣體環境中的恆星形成)」的項目,其提供了迄今最真實、解析度最高的恆星形成模擬。

「人們模擬恆星的形成已經有幾十年了,但Starforge是技術上的一次量子飛躍,」Grudić說道。

Grudić介紹稱,Starforge是第一個模擬包含了這些雲中發生的瘋狂物理的「清單」,其考慮了重力、化學、原子物理、湍流、流體動力學、磁場和其他所有的相互作用以及恆星形成過程中的反饋機制。Starforge旨在展示這些因素如何影響恆星的誕生。

大家可以把每個巨大的分子氣體雲想像成一片黑暗的森林。之前的模擬集中在森林中恆星形成的特定區域,但它們似乎少了樹木、少了森林。對此Grudić指出,如果沒有看到大的圖景,在這些黑暗森林中可能有我們所缺少的恆星形成的元素。

「Starforge模擬也是第一個模擬真正的『巨大』分子雲(質量超過太陽的1萬倍)且與此同時還跟蹤了在其中的每一顆恆星的形成,」他說道。

通過模擬,研究人員得以輸入一系列基於對巨大分子雲的真實觀測的數值。之後,代碼接手,它們會及時推進模擬並同步更新所有的物理機制。這一精心設計的舞蹈為Starforge團隊提供了大量有關恆星形成過程的數據–它們的質量、年齡和聚集性。

不過還有更多的事情要做。Grudić將Starforge稱為一個虛擬實驗室並表示現在是做實驗的時候了。

他說道:「我們目前正在運行一套大型模擬,其涵蓋了一系列不同的初始雲性質。」

通過研究早期雲團的條件並切換不同的物理開關,該團隊可以反向工作進而找出是什麼影響了恆星的形成方式和它們的質量。今年2月,Grudić和他的合作者們利用這個模擬探索了被稱為原恆星噴流的巨大高速氣體流是如何影響恆星形成的。如果沒有噴流,研究人員估計這些恆星的質量會大得多–約是它們現在的10倍。

該團隊還可以將模擬結果跟現實觀察結果進行比較。Grudić指出,NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將於10月發射,屆時它將提供更多的星團來對比Starforge的模擬。

來源:cnBeta