Ένα άστρο γεννιέται σε θεαματική προσομοίωση από υπερυπολογιστή

Χρησιμοποιώντας έναν από τους ισχυρότερους υπολογιστές του κόσμου, αμερικανοί αστρονόμοι κατάφεραν να προσομοιώσουν τον σχηματισμό νέων άστρων σε ένα γιγάντιο νέφος αερίου.

Είναι η πλέον ρεαλιστική και λεπτομερείς τρισδιάστατη προσομοίωσης της διαδικασίας αστρογένεσης μέχρι σήμερα, καμαρώνει η ερευνητική ομάδα που υπογράφει τη μελέτη στην επιθεώρηση Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Η προσομοίωση του ερευνητικού προγράμματος STARFORGE είναι επίσης η πρώτη που λαμβάνει υπόψη μια πληθώρα παραγόντων όπως η δυναμική του αερίου, τα μαγνητικά πεδία, η βαρύτητα, η θέρμανση και η συμπεριφορά των νεογέννητων άστρων, λένε οι ερευνητές.

Η διαδικασία αστρογένεσης διαρκεί εκατομμύρια ή και δεκάδες εκατομμύρια χρόνια, οπότε αυτό που μπορούν να παρατηρήσουν οι αστρονόμοι στον ουρανό είναι μόνο ένα μικρό απόσπασμα του φαινομένου. Τη λύση μπορούν να δώσουν οι προσομοιώσεις που βασίζονται σε μαθηματικά μοντέλα.

Οι επιστήμονες «προσομοιώνουν τον σχηματισμό των άστρων εδώ και δεκαετίες, όμως το STARFORGE πετυχαίνει ένα μεγάλο τεχνολογικό άλμα» λέει ο Μάικλ Γκρούντιτς του Πανεπιστημίου Northwestern του Ίλινοϊ, συνεπικεφαλής της μελέτης.

«Άλλα μοντέλα μπορούσαν να προσομοιώσουν μόνο ένα μικρό τμήμα των νεφών μέσα στα οποία σχηματίζονται νέα άστρα –και όχι ολόκληρο το νεφέλωμα σε υψηλή ανάλυση. Και όταν δεν βλέπουμε την πλήρη εικόνα, χάνουμε πολλούς παράγοντες που μπορεί να επηρεάζουν την έκβαση του φαινομένου» εξηγεί ο ερευνητής.

Η τελική προσομοίωση ξεκινά από μια γιγάντια μάζα αερίου, με μάζα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου, να αιωρείται κάπου στον γαλαξία. Καθώς το αέριο στροβιλίζεται, κάποιες περιοχές υψηλής πυκνότητας καταρρέουν υπό το ίδιο τους το βάρος και σχηματίζουν γιγάντιες σφαίρες. Η υψηλή θερμοκρασία και πίεση στο εσωτερικό τους πυροδοτούν τελικά πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης και τα νέα άστρα ανάβουν σαν φωτάκια σε χριστουγενιάτικο δέντρο.

Η προσομοίωση αποκάλυψε μεταξύ άλλων ότι το τελικό μέγεθος των νεογέννητων άστρων επηρεάζεται από πίδακες αερίου που εκτοξεύονται από τους πόλους των άστρων στα αρχικά στάδια του σχηματισμού τους.

«Οι πίδακες διαταράσσουν τη ροή αερίου προς το άστρο» εξηγεί ο Γκρούντιτς. «Ουσιαστικά στέλνουν μακριά το αέριο που σε διαφορετική περίπτωση θα είχε καταλήξει μέσα στο άστρο και θα είχε αυξήσει τη μάζα του. Οι επιστήμονες υποψιάζονταν ότι κάτι τέτοιο μπορεί να ισχύει, τώρα όμως γνωρίζουμε με σιγουριά πώς συμβαίνει».

«Όταν γνωρίζουμε τη μάζα ενός άστρου μπορούμε να υπολογίσουμε και τη φωτεινότητά του και τις πυρηνικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο εσωτερικό τους» εξηγεί ο ερευνητής.

Τα ευρήματα έχουν σημασία όχι μόνο για την κατανόηση του μηχανισμού αστρογένεσης αλλά και για τη μελέτη της δομής όλου του Σύμπαντος, λένε οι ερευνητές.

Όπως το θέτει ο Γκρούντιτς, «η κατανόηση της διαδικασίας σχηματισμού των γαλαξιών εξαρτάται από υποθέσεις για τον σχηματισμό των άστρων. Αν κατανοήσουμε τον σχηματισμό των γαλαξιών, θα κατανοήσουμε καλύτερα και τη σύσταση του Σύμπαντος.

Παρόλο που οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν από τους ισχυρότερους υπερυπολογιστές του κόσμου, τον οποίο διέθεσε το αμερικανικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστήμης, η προσομοίωση ήταν τόσο περίπλοκη ώστε χρειάστηκαν τρεις ολόκληροι μήνες υπολογισμού για να ολοκληρωθεί.