Forskere beskriver kollisionen mellem en chokbølge og en stjernevugge

En matematiker fra MSU modellerede sammen med en russisk kollega dannelsen af ​​filamenter (trådlignende stofkonglomerater) efter kollisionen af ​​en chokbølge med molekylære skyer i det interstellare rum. Arbejdet vil hjælpe forskerne til bedre at forstå fødslen af ​​stjerner og stjernesystemer. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Computere og væsker magasin.

Forfatterne overvejede situationen med en chokbølge fra en supernovaeksplosion, der nåede molekylære skyer - interstellare stofkonglomerater med høj tæthed. Kæmpe molekylære skyer er også kendt som "stjernevugger, " som nye stjerner dannes der. En chokbølge bevæger sig med supersonisk hastighed og ændrer skyens struktur, forme områder med høj og lav tæthed og trådlignende strukturer kaldet filamenter. Sammen med dette, kollisionen sætter stofstrømme i bevægelse og bøjer deres baner, forårsager hvirvler ved skyens ydre grænser. Dette fænomen er kendt som Richtmyer-Meshkov-ustabiliteten. Modelleringen af ​​sådanne kollisioner er kompliceret, da der er flere komplekse processer i gang samtidigt.

Forskerne foreslog en model, der beskriver dannelsen af ​​en stofhvirvel og filamenter efter chokbølgens passering. De har overvejet indflydelsen af ​​tæthedsfordeling langs radius og skyernes former på interaktionsprocessen mellem en chokbølge og molekylære skyer, såvel som forekomsten og omfordelingen af ​​stofstrømme, formning af filamenter, og, som resultat, dannelse af områder med høj tæthed.

"Der er udviklet et 3D-beregningsprogram, finjusteret, og testet for matematisk at modellere processerne for interaktion i molekylære skyer under kollisioner og mulig dannelse af nye stjerner og stjernesystemer, " forklarede Boris Rybakin, Professor ved Fakultetet for Mekanik og Matematik, MSU.

Modellen består af over 4 milliarder beregningsknuder. For at reducere behandlingstiden for så store mængder data, forskerne brugte parallelle beregninger, arbejde med forskellige grupper af data uafhængigt på samme tid.

Modelleringen viste, at dannelsen af ​​filamenter og uregelmæssigheder i tæthedsfordelingen primært afhang af komprimeringen af ​​skyens stof under påvirkningen af ​​stødbølgen. Det hjalp også med at identificere tre faser af kollision. I første fase, hvirvelstrukturer dannet bag bølgefronten; i anden fase, når chokbølgen breder sig, Richtmyer-Meshkov ustabilitetsformer, og stofstrømmene på skyens grænser accelererer. I sidste fase, filamenterne forekommer i områder med høj tæthed, og der dannes meget tætte protostjerner.

Forfatterne til artiklen mener, at yderligere brug og forbedring af modellen kan hjælpe med at forstå, hvordan stjerner og stjernesystemer fødes i tætte områder af molekylære skyer. "Nyligt opnåede data viser, at processen med stjernedannelse i vores galakse er ved at blive langsommere. Kun flere stjerner fødes hvert år, mens sagen rækker til flere hundrede. På den anden side, i nogle af de nyligt opdagede galakser, denne proces er meget intens, " tilføjede Boris Rybakin.

Undersøgelsen blev udført sammen med en kollega fra Tver State Technical University.