Türbülanslı bir moleküler hidrojen kümesinin 3-D simülasyonu yoluyla bir dilim. İmaj kredisi: Mark Krumholz. Büyütmek için tıklayın
Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) astrofizikçiler yıldızların yıldızlararası gazın büyük bulutlarında nasıl oluştuğuyla ilgili iki teoriden birini patlattılar.
10 yaşından küçük ve bazı İngiliz gökbilimciler tarafından savunulan bu model, yıldızlararası hidrojen bulutlarının, birkaç küçük çekirdeğin - gelecekteki yıldızların tohumları - oluştuğu kümeler geliştirdiğini tahmin ediyor. Bir ışık yılı geçmeden daha az olan bu çekirdekler kendi yerçekimi altında çöker ve çevreleyen kümedeki gaz için rekabet eder, genellikle kümeden orijinal kütlelerinin 10 ila 100 katı kazanır.
Genellikle “yerçekimi çöküşü ve parçalanma” teorisi olarak adlandırılan alternatif model, bulutların proto-yıldız çekirdeklerinin oluştuğu kümeler geliştirdiğini varsayar. Ancak bu teoride, çekirdekler büyüktür ve ikili veya çoklu yıldız sistemleri oluşturmak için daha küçük parçalara bölünebilmelerine rağmen, neredeyse tüm kütleleri içerirler.
“Rekabetçi toplanmada, çekirdekler yıldız haline gelen tohumlardır; Resmimizde çekirdekler yıldızlara dönüşüyor ”diye açıklıyor UC Berkeley'de fizik ve astronomi profesörü Chris McKee. “Güneş gibi düşük kütleli yıldız oluşum bölgelerine odaklanan bugüne kadar yapılan gözlemler modelimizle tutarlı ve onlarınkiyle tutarsız.”
UC Berkeley'de astronomi profesörü ve LLNL'de bir araştırmacı olan Richard Klein, “Rekabetçi toplanma, Avrupa'daki büyük yıldız oluşumu teorisidir ve şimdi bunun ölü bir teori olduğunu düşünüyoruz” diye ekledi.
Şu anda Princeton Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Mark R. Krumholz, McKee ve Klein bulgularını Nature'ın 17 Kasım sayısında bildiriyor.
Her iki teori de, belki de 100 ışıkyılı boyunca ve güneşimizin kütlesinin 100.000 katını içeren soğuk moleküler hidrojen bulutlarında yıldızların nasıl oluştuğunu açıklamaya çalışır. Bu tür bulutlar, Hubble ve Spitzer uzay teleskopları tarafından parlak renklerle fotoğraflandı, ancak bir bulutun bir veya daha fazla yıldıza çökmesinin dinamikleri net değil. McKee, yıldız oluşumu teorisinin galaksilerin ve gökada kümelerinin nasıl oluştuğunu anlamak için kritik önem taşıyor.
“Yıldız oluşumu, güneş gibi yıldızların nasıl oluştuğu, neden çok sayıda yıldızın ikili yıldız sistemlerinde olduğu ve yıldızların güneş kütlesinin on ila yüz katının nasıl oluştuğu gibi soruları içeren çok zengin bir sorundur” dedim. “Daha büyük yıldızlar önemlidir çünkü bir süpernovada patladıklarında, etrafımızdaki malzemede gördüğümüz ağır elementlerin çoğunu üretirler.”
Rekabetçi toplanma modeli, büyük yıldızların nasıl oluştuğunu açıklamakta zorluk çeken yerçekimi çöküş modeliyle ilgili sorunlara yanıt olarak 1990'ların sonlarında taranmıştı. Özellikle, gökbilimciler güneşin kütlesinden 100 kat daha fazla yıldız keşfetmiş olsalar bile, teori neden büyük bir protostardan gelen yoğun radyasyonun yıldızın dış katmanlarını patlatmak ve daha büyük büyümesini engellemediğini açıklayamadı.
Teoriler, aralarında McKee, Klein ve Krumholz, yerçekimi çöküş teorisini bu sorunu açıklamaya doğru ilerletirken, rekabetçi toplanma teorisi gittikçe gözlemlerle çatışmaya girmiştir. Örneğin, toplanma teorisi, başarısız yıldızlar olan kahverengi cücelerin topaklardan atıldığını ve çevreleyen gaz ve toz disklerini kaybettiğini tahmin eder. Bununla birlikte, geçtiğimiz yıl, gezegen diskleri ile çok sayıda kahverengi cüce bulundu.
Klein, “Rekabetçi toplanma teorisyenleri bu gözlemleri görmezden geldi” dedi. “Herhangi bir teorinin nihai testi, gözlemle ne kadar iyi anlaştığıdır ve burada yerçekimi çöküş teorisi açık bir kazanan gibi görünmektedir.”
Krumholz, McKee ve Klein tarafından kullanılan model, dönen bir türbülanslı moleküler hidrojen bulutunun içindeki bir yıldızın üzerine akarken karmaşık gaz dinamiklerinin süper bilgisayarlı bir simülasyonudur. Onlarınki, türbülansın bir yıldızın bir gaz bulutundan geçerken önemli olduğu ve “rekabetçi toplanma” teorisini yıktığı hız üzerindeki etkilerinin ilk çalışmasıdır.
UC San Diego'daki San Diego Süper Bilgisayar Merkezi'nde 256 paralel işlemci kullanan model, yıldız oluşum dinamiklerini doğru bir şekilde temsil ettiğini göstermek için yaklaşık iki hafta boyunca modellerini çalıştırdılar.
Klein, “Altı ay boyunca, bu teoriyi geliştirmek için çok, çok ayrıntılı, yüksek çözünürlüklü simülasyonlar üzerinde çalıştık,” dedi Klein. “Sonra, bu teoriyi elimizle, bir yıldız oluşturma bölgesinden toplayabileceği özelliklere sahip yıldız oluşturan bölgelere uyguladık.”
Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve LLNL'de süper bilgisayarlarda da çalıştırılan modeller, çekirdek ve çevresindeki kümedeki türbülansın toplanmanın protostarlara çok fazla kütle eklemesini önleyeceğini gösterdi.
Klein, “Türbülans nedeniyle bir yıldızın çevreleyen yığından çok daha fazla kütle etkili bir şekilde toplanamayacağını gösterdik” dedi. Teorimizde, bir çekirdek çöktüğünde ve parçalandığında, bu yıldız temelde sahip olacağı tüm kütleye sahiptir. Düşük kütleli bir çekirdekte doğmuşsa, düşük kütleli bir yıldız haline gelecektir. Yüksek kütleli bir çekirdekte doğarsa, yüksek kütleli bir yıldız olabilir. ”
McKee, araştırmacıların süper bilgisayar simülasyonunun rekabetçi toplanmanın çok az türbülanslı küçük bulutlar için iyi çalışabileceğini gösterdiğini, ancak bunların nadiren gerçekleştiğini ve bugüne kadar gözlemlenmediğini belirtti. Gerçek yıldız oluşum bölgeleri, toplanma modelinde varsayıldığından çok daha fazla türbülansa sahiptir ve türbülans, modelin varsaydığı gibi hızlı bir şekilde bozulmaz. Bazı bilinmeyen süreçler, belki de protostarlardan akan madde, çekirdeğin hızla çökmemesi için gazları çürütür.
“Türbülans yer çekimine karşı çıkıyor; onsuz, moleküler bir bulut gözlemlenenden çok daha hızlı çökecektir ”dedi. “Her iki teori de türbülansın orada olduğunu varsayar. Anahtar, türbülansı canlı tutan ve çürümesini önleyen yıldızlar oluşmaya başladığında devam eden süreçler olmasıdır. Rekabetçi toplanma modelinin bunu hesaplamalara sokmanın bir yolu yok, yani gerçek yıldız oluşturan bölgeleri modellemiyorlar. ”
Klein, McKee ve Krumholz, büyük protostarlardan gelen radyasyonun tüm gazları dışarı atmadan nasıl kaçtığını açıklamak için modellerini geliştirmeye devam ediyor. Örneğin, radyasyonun bir kısmının oluşumda birçok yıldızın kutuplarını çıkardığı jetler tarafından oluşturulan boşluklardan kaçabileceğini gösterdiler. McKee, teorinin birçok tahminine şu anda yapım aşamasında olan yeni ve daha büyük teleskoplar, özellikle de Şili'de ABD, Avrupa ve Japon astronomlar konsorsiyumu tarafından inşa edilen hassas, yüksek çözünürlüklü ALMA teleskopu tarafından cevap verilebileceğini söyledi.
Çalışma, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi, Ulusal Bilim Vakfı ve Enerji Bakanlığı tarafından desteklendi.
Orijinal Kaynak: UC Berkeley Haber Bülteni
