Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 11.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Как образуются звезды-родственники

Как образуются звезды-родственники
shortstoryf

Раннее, быстрое, активное смешивание газа в пределах гигантских молекулярных облаков, которые являются основными областями рождения звезд, означает, что сформированные здесь звезды будут иметь одинаковый для всех уникальный химический признак или «отпечаток». Такие данные получили астрономы в Калифорнийском университете (UCSC) и опубликовали их в онлайн-издании Nature от 31 августа 2014 года. А в дальнейшем они задались вопросом: могут ли такие химические признаки помочь идентифицировать давно потерянную звезду-родственника нашего Солнца?

Все звезды составлены главным образом из водорода и гелия, но помимо этих основных элементов внутри звезд содержится определенное количество примесей других элементов, таких как углерод, кислород, железо и еще более экзотических веществ. Тщательно измеряя длины волн света. приходящего к нам от определенной звезды, астрономы могут определить, насколько она богата каждым из этих элементов. Если взять наугад любые две звезды, то их второстепенные химические составляющие будут немного отличаться: у одной звезды может быть немного больше железа, у другой — углерода, и т.д. Однако, астрономы уже больше десятилетия знают, что любые две звезды в пределах одной и той же гравитационно связанной звездной группы всегда показывают одинаковые подписи химических элементов.

«Шаблон образцов похож на отпечаток ДНК — все члены одной семьи имеют одинаковый набор генов», — Марк Крумхольц, профессор астрономии и астрофизики в UCSC.

Способность изучить этот «отпечаток ДНК» у звезд потенциально очень полезна, поскольку звездные семьи обычно подолгу не задерживаются на одном месте. Большинство звезд рождаются как члены звездного скопления, но  течение долгого времени они разлетаются и мигрируют по разным областям галактики. Однако их химический состав полностью выбирается при рождении и уже больше не меняется. Таким образом астрономы долго задавились одним и тем же вопросом: была ли такая возможность, при которой две звезды, родившиеся в одном молекулярном облаке, оказаться теперь на противоположных областях галактики. Со временем эта проблема сузилась до вопроса о поиска давно потерянных родственников нашего собственного Солнца. Но все же оставалась одна, но большая проблема.

«Хотя все звезды, которые являются частью одной и той же  долгоживущей звездной группы, сегодня химически идентичны, у нас нет серьезных оснований думать, что такое фамильное сходство будет сохраняться для звезд, которые родились вместе, но немедленно разрушились, а из их остатков появились новые звезды. Основная проблема состояла в том, что мы в действительности не знали, почему звезды являются химически гомогенными. Например, в облаке, в котором звезды формируются быстро, было ли у них достаточно времени для того, чтобы гомогенизировать полностью вместо того, чтобы давать начало звездам, родившимся в одно время, но не однородным в химическом составе? Без реального понимания физического механизма, который обуславливает однородность, все наши мысли были в лучшем случае предположением», — добавил Крумхольц.

Итак, Крумхольц и его аспирант Юи Фенг воспользовались суперкомпьютером Hyades UCSC для того, чтобы смоделировать процессы гидрогазодинамики в звездах. Было проведено моделирование двух потоков межзвездного вещества, которые соединяются с целью формирования облака, которое, в свою очередь, за несколько миллионов лет разрушилось под действием собственной гравитационной силы и сформировало звездное скопление. Исследователи добавили трассирующие цвета в эти два потока, которые позволили нам увидеть, как газ смешивается в результате этого процесса. Было использовано два цвета: синий и красный, но к тому времени, когда облако начало разрушаться и формировать звезды, все оно стало фиолетовым, полученные звезды были так же фиолетовые. Смешение цветов удалось благодаря очень бурным процессам, протекающим в скоплении.

«Моделирование точно показало, почему звезды, которые рождаются вместе, имеют одинаковый химический состав: поскольку облако, которое их формирует, очень быстро смешивает в себе все окружающие элементы и на момент возникновения звезд его химических состав полностью составляется. Это у нас вызвало сильное удивление, мы не ожидали, что потоки будут такие бурные, и что смешивание будет протекать так быстро и эффективно. Ожидалось, что мы получим какое-то количество синих звезд и какое-то количество красных, вместо всех фиолетовых», — заключает Крумхольц.

Во время других циклов моделирования было установлено, что даже если протозвездное облако не способно переработать весь свой газ в звезды, как это было с молекулярным облаком, из которого образовалось Солнце, все еще велика вероятность возникновения звезд с почти идентичным химическим составом. В результате работы было обеспечено доказательство недостающего физического объяснения того, как и почему работает химическое смешивание в звездах. Так же было убедительно показано, что химический процесс смешивания является очень общим и протекает быстро даже в окружающей среде, которая в конечном итоге не привела к возникновению звездного скопления, как в случае с Солнцем.

Два одиннадцати секундных ролика показывают процесс симуляции и моделирования столкновения двух потоков межзвездного газа, что приводит в конечном итоге к коллапсу и формированию звездного скопления в гравитационном центре. На обоих роликах быстро увеличивающееся число показывает течение времени в миллионах лет; панель слева показывает плотность межзвездного газа (желтые и красные цвета самые плотные), а справа — поведение красных и синих потоков трассирующего газа, который введен в систему для того, чтобы определить как газ смешивается. Верхняя пара стоп-кадров показывает плоскость в которой встретилась газовая пара, нижняя пара демонстрирует поперечное сетечение этих потоков. Круги, обведенные черным — звезды; слева они показаны белым цветом, а справа тем цветом, который получился в результате смешивания трассеров. Моделирование показывает, что в пределах очень короткого промежутка времени газовые потоки полностью гомогенизированы, задолго до того, как начнут формироваться звезды. Источник: Mark Krumholz/University of California, Santa Cruz

По информации Калифорнийского университета.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google