Fødslen af ​​massive stjerner er ledsaget af stærke lysstyrkeudbrud

Astronomer fra universiteterne i Tübingen og Wien undersøger de grundlæggende principper for dannelsen af ​​stjerner.

Hvordan massive stjerner dannes er et af de grundlæggende spørgsmål i moderne astrofysik, fordi disse massive stjerner styrer energibudgettet for deres værtsgalakser. Ved hjælp af numeriske simuleringer, Professor Wilhelm Kley, Dr. Rolf Kuiper og Dr. Dominique Meyer fra Institut for Astronomi og Astrofysik ved Universitetet i Tübingen i et samarbejde med Dr. Eduard Vorobyov fra Institut for Astrofysik ved Universitetet i Wien afslørede nye komponenter i dannelsen af ​​massive stjerner, som allerede var kendt fra dannelsesprocessen af ​​lavmasse- såvel som urstjerner. Undersøgelsen er nu blevet publiceret i peer-review-tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

Fødslen af ​​massive stjerner er stadig et mysterium, fordi disse stjerner er indlejret i et ekstremt tæt medium af gas og støv, siger Rolf Kuiper, lederen af ​​Emmy Noether Research Group for Massive Star Formation, finansieret af den tyske forskningsfond (DFG). "Denne uigennemsigtige konvolut gør det vanskeligt direkte at observere fødselsprocessen selv med moderne teleskoper. Med andre ord, vi ser vuggen, hvori disse stjerner er født, men vi kan ikke opdage stjernerne selv." Derfor, forskerne modellerede fødselsprocessen i en numerisk simulering. For denne ambitiøse, beregningsmæssigt dyr undersøgelse brugte de højtydende computere inden for bwHPC-initiativet i delstaten Baden-Württemberg.

Simuleringen starter med en sky af gas og støv, som kollapser under sin egen tyngdekraft og til sidst danner en såkaldt tilvækstskive omkring den varme unge stjerne. Materialet i en sådan skive roterer rundt om den centrale stjerne og transporterer langsomt gas og støv hen mod den. For første gang, opløsningen af ​​disse simuleringer var tilstrækkelig til at udlede dannelsen af ​​højdensitetsklumper i den gravitationsmæssigt ustabile skive. Når først det er dannet, disse klumper begynder at vandre gennem skiven og synker til sidst ned i den centrale stjerne. "Som at kaste brænde ind i en pejs, disse episoder med klumpet forbrug producerer voldsomme lysudbrud, der overstråler den kollektive effekt af hundrede tusinde sole, " siger Eduard Vorobyov.

En lignende proces med episodiske lysstyrkeudbrud var allerede kendt med hensyn til dannelsen af ​​de første stjerner i universet og for lavmassestjerner som vores sol. Den nye undersøgelse tyder nu på, at dannelsen af ​​stjerner af enhver art og epoke styres af de samme universelle processer:"Det er fantastisk at se disse ligheder, som om stjernedannelse på alle skalaer og epoker er styret af et fælles DNA smedet i det tidlige univers, siger Dominique Meyer, den første forfatter til undersøgelsen og post-doc i Emmy Noether Group. Klumperne, forklarer Wilhelm Kley, er også fremragende kandidater til dannelsen af ​​Solar-type ledsagere til massive stjerner:"Disse ledsagere vil også påvirke deres fremtidige udvikling."

Resultaterne vil hjælpe med at udvikle nye observationsstrategier til at detektere disse lysstyrkeudbrud – og endda til direkte at afbilde højdensitetsklumperne i tilvækstskiver omkring meget unge massive stjerner. Dette vil være en opgave for moderne observationsfaciliteter såsom Atacama Large Millimeter Array (ALMA) fra European Southern Observatory (ESO) eller det fremtidige European Extremely Large Telescope (E-ELT).