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長い間、科学者たちは、水素分子の巨大な雲の中の星間物質が重力崩壊を起こすと星が形成されることを理解してきました。どのように彼らはそれを吹き飛ばさずに彼らの成長を養うガスと塵の雲を維持するのですか？ただし、問題は、かつて考えられていたほど不可解ではないことが判明しました。今週、サイエンス誌に掲載された研究は、重力を超えて物質を内側に引っ張る外向きの放射圧にもかかわらず、巨大な星の成長がどのように進行するかを示しています。
カリフォルニア大学サンタクルーズ校の天文学と天体物理学の助教授である筆頭著者のマーク・クルムホルツ氏は、新しい発見はまた、なぜ大質量星が連星系または多星系で発生する傾向があるかを説明していると語った。共著者は、カリフォルニア大学バークレー校のリチャードクライン、クリストファーマッキー、ステラオフナー、およびローレンスリバモア国立研究所のアンドリューカニンガムです。
放射圧は、電磁放射が当たる表面に電磁放射によって加えられる力です。この影響は通常の光では無視できますが、放射の強度により、星の内部では顕著になります。重い星では、放射圧が重力を打ち消し、それ以上の星の崩壊を防ぐ支配的な力です。
「星の内部ガスよりもはるかに不透明な、巨大な星からの周りのほこりっぽい星間ガスに放射圧をかけると、ガス雲が爆発するはずです」とクルムホルツ氏は語った。以前の研究では、星が太陽の質量の約20倍よりもはるかに大きくなる前に、放射圧によって星形成の原材料が吹き飛ばされることが示唆されていました。それでも天文学者はそれよりはるかに重い星を観測します。
研究チームは、星形成のプロセスをシミュレーションするための複雑なコンピューターコードの開発に何年も費やしてきました。最新のソフトウェア（ORIONと呼ばれる）とコンピューターテクノロジーの進歩により、巨大な星間ガス雲の崩壊の詳細な3次元シミュレーションを実行して、巨大な星を形成することができました。このプロジェクトでは、サンディエゴスーパーコンピューターセンターで数か月のコンピューティング時間が必要でした。
シミュレーションにより、ダストのガスが巨大な星の成長するコアに崩壊し、放射圧が外側に押し出されて重力が物質を引き込むと、不安定性が発生し、ガスが落下し続けている間、放射が雲から星間空間に吹き出されるチャネルが生じます。他のチャネルを通じて内向き。
「あなたはガスの指が落ちて、それらのガスの指の間で放射線が漏れているのを見ることができます」とクルムホルツは言いました。 「これは、エキゾチックなメカニズムを必要としないことを示しています。大質量星は、低質量星と同じように降着過程を経て形成されます。」
ガス雲が崩壊するときの回転により、成長する「プロトスター」に供給される物質の円盤が形成されます。しかし、円盤は重力的に不安定であり、それが凝集して一連の小さな二次星を形成し、それらのほとんどは中央の原始星と衝突します。シミュレーションでは、1つの副星が巨大になり、それ自体のディスクを分離して獲得し、巨大な伴星に成長しました。 3番目の小さな星が形成され、広い軌道に放出された後、主星に落ちて合体しました。
研究者がシミュレーションを停止したとき、57,000年のシミュレーション時間の間それを進化させた後、2つの星の質量は太陽の質量の41.5倍と29.2倍で、かなり広い軌道で互いに周回していました。
「シミュレーションで形成されたものは、大質量星の一般的な構成です」とクルムホルツは言った。 「私たちは今、巨大な星がどのようにして形成されることができるのかという謎を解決するために考えることができると思います。スーパーコンピュータの時代と3次元でプロセスをシミュレートする機能により、ソリューションが可能になりました。」
出典：UC Santa Cruz
