Blanding i stjernedannende skyer forklarer, hvorfor søskendestjerner ligner hinanden

En ny model beskriver, hvordan forhold inde i de gigantiske molekylære skyer, hvor stjernedannelse finder sted, driver de ligheder og subtile forskelle, der observeres i søskendestjernernes egenskaber. Stjerner fødes ikke isoleret, men derimod i grupper, der er gravitationsmæssigt bundet sammen i stjernehobe. Stjerner, der dannes på denne måde, viser sig ofte at dele lignende egenskaber, såsom alder, kemisk sammensætning og masse. Astronomer har dog også bemærket nogle små, men betydelige forskelle mellem disse søskendestjerner.

"Spørgsmålet er, hvilken fysisk proces der samtidig kan producere både ligheder og forskelle mellem stjerner inden for den samme hob?", sagde hovedforfatter Dr. Jinjin Li, fra Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) og universitetet i Tokyo, Japan.

I papiret offentliggjort i Astrophysical Journal foreslår Dr. Li en ny model, der forklarer søskendestjernernes observerede egenskaber ved at tage hensyn til den indre dynamik og kaotiske natur af de molekylære skyer, hvor stjerner er dannet.

Modellen beskriver, hvordan gassen i den molekylære sky gennemgår en række fragmenteringer, hvilket fører til dannelsen af ​​flere tætte kerner og i sidste ende til fødslen af ​​individuelle stjerner. Forskellige områder i skyen kan opleve forskellige fysiske forhold, såsom tæthed, temperatur og kemisk sammensætning, som forårsager variationer i de resulterende stjerner.

For eksempel har den mest massive stjerne i en hob en tendens til at dannes i den tætteste kerne af skyen, og den er typisk omgivet af mindre stjerner, der er dannet i mindre tætte områder. Denne fordeling kan reproduceres ved at simulere de meget dynamiske processer, der forekommer inde i molekylære skyer, såsom supersoniske turbulente bevægelser, indstrømninger, udstrømninger og fragmentering.

Modellen reproducerer med succes en række observationsresultater, herunder fordelingen af ​​stjernemasser, forholdet mellem lavmassestjerner og frekvensen af ​​binære stjernesystemer. Det forklarer også visse ejendommeligheder i den observerede initiale massefunktion (IMF) - fordelingen af ​​stjernemasser for en given hob - og giver indsigt i, hvorfor nogle massive stjerner i en hob har lavere metalliciteter (højere forekomst af primordialt helium) end forventet.

"Vores undersøgelse fremhæver skymiljøets rolle og de kaotiske processer under skyens udvikling i formningen af ​​egenskaberne af stjernehobe", sagde Dr. Li. "Dette arbejde giver en mere omfattende forståelse af det komplekse samspil mellem den indre dynamik af molekylære skyer og fremkomsten af ​​stjernepopulationer i universet."