[/ Caption]
I lang tid har videnskabsmænd forstået, at stjerner dannes, når interstellært stof inde i gigantiske skyer af molekylært brint gennemgår gravitationsforstyrrelser. Hvordan opretholder de skyerne af gas og støv, der foder deres vækst uden at sprænge det hele væk? Problemet viser sig imidlertid at være mindre mystisk, end det engang virkede. En undersøgelse, der blev offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Science, viser, hvordan væksten af en massiv stjerne kan fortsætte på trods af det udstrømmende strålingstryk, der overstiger tyngdekraften, der trækker materiale indad.
De nye fund forklarer også, hvorfor massive stjerner har en tendens til at forekomme i binære eller multiple stjernesystemer, sagde hovedforfatter Mark Krumholz, en lektor i astronomi og astrofysik 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.
Strålingstryk er den kraft, der udøves af elektromagnetisk stråling på de overflader, den rammer. Denne effekt er ubetydelig for almindeligt lys, men den bliver betydelig i det indre af stjerner på grund af intensiteten af strålingen. I massive stjerner er strålingstryk den dominerende kraft, der modvirker tyngdekraften for at forhindre, at stjernen yderligere falder sammen.
”Når du anvender strålingstrykket fra en massiv stjerne på den støvede interstellare gas omkring den, som er meget mere uigennemsigtig end stjernens interne gas, skal den eksplodere gasskyen,” sagde Krumholz. Tidligere undersøgelser antydede, at strålingstryk ville sprænge råmaterialerne fra stjernedannelse, før en stjerne kunne vokse meget større end ca. 20 gange solens masse. Alligevel observerer astronomer stjerner meget massivere end det.
Forskerteamet har brugt år på at udvikle komplekse computerkoder til simulering af stjerne dannelsesprocesser. Kombineret med fremskridt inden for computerteknologi gjorde deres nyeste software (kaldet ORION) dem mulighed for at køre en detaljeret tredimensionel simulering af sammenbruddet af en enorm interstellar gassky til dannelse af en massiv stjerne. Projektet krævede måneders computertid i San Diego Supercomputer Center.
Simuleringen viste, at når den støvede gas kollapser på den voksende kerne af en massiv stjerne, med strålingstryk, der skubber udad og tyngdekraften trækker materiale ind, udvikles ustabiliteter, der resulterer i kanaler, hvor stråling sprænger gennem skyen ind i det interstellare rum, mens gas fortsætter med at falde indad gennem andre kanaler.
”Du kan se fingre af gas falde ind og stråling lækker ud mellem disse gasfinger,” sagde Krumholz. ”Dette viser, at du ikke har brug for nogen eksotiske mekanismer; massive stjerner kan dannes gennem akkretionsprocesser ligesom stjerner med lav masse. ”
Rotationen af gasskyen, når den kollapser, fører til dannelse af en disk med materiale, der fodrer på den voksende "protostar." Disken er gravitationsmæssigt ustabil, men får den til at klumpe sig sammen og danne en række små sekundære stjerner, hvoraf de fleste ender med at kollidere med den centrale protostar. I simuleringen blev en sekundær stjerne massiv nok til at bryde væk og anskaffe sin egen disk og vokse til en massiv ledsagerstjerne. En tredje lille stjerne dannede sig og blev kastet ud i en bred bane, inden han faldt tilbage og fusionerede med den primære stjerne.
Da forskerne stoppede simuleringen, efter at have tilladt den at udvikle sig i 57.000 år med simuleret tid, havde de to stjerner masser på 41,5 og 29,2 gange solens masse og cirklede hinanden i en ret bred bane.
”Hvad der dannedes i simuleringen er en fælles konfiguration for massive stjerner,” sagde Krumholz. ”Jeg tror, vi nu kan overveje mysteriet om, hvordan massive stjerner er i stand til at danne sig for at blive løst. Supercomputers alder og evnen til at simulere processen i tre dimensioner gjorde løsningen mulig. ”
Kilde: UC Santa Cruz
