분자 수소의 난류 덩어리의 3 차원 시뮬레이션을 통한 슬라이스. 이미지 크레디트 : Mark Krumholz. 클릭하면 확대
캘리포니아 대학, 버클리, 로렌스 리버모어 국립 연구소 (LLNL)의 천체 물리학 자들은 별들이 거대한 성간 가스 구름 안에 어떻게 형성되는지에 대한 두 가지 경쟁 이론 중 하나를 폭발적으로 연구했습니다.
10 세 미만이며 일부 영국 천문학 자들이이 모델을 개발 한 결과, 성간 수소 구름은 여러 개의 작은 핵 (미래 별의 씨앗)이 형성되는 덩어리가 생길 것으로 예측합니다. 이 코어는 1 년도 채되지 않아 자체 중력에 의해 붕괴되고 주변 덩어리에서 가스와 경쟁하여 덩어리에서 원래 질량의 10 ~ 100 배를 얻습니다.
종종“중력 붕괴와 파편화”이론이라고 불리는 대체 모델은 또한 구름이 원성 핵이 형성되는 덩어리를 형성한다고 가정합니다. 그러나이 이론에서 코어는 크기가 크지 만 이진 또는 여러 개의 별 시스템을 형성하기 위해 더 작은 조각으로 조각화 될 수 있지만 거의 모든 질량을 포함합니다.
경쟁 경쟁에서 핵심은 별이되기 위해 자라는 씨앗입니다. 우리 사진에서 핵심은 별이됩니다.”UC 버클리의 물리학과 천문학 교수 인 크리스 맥키 (Chris McKee)는 설명했다. "현재 태양과 같은 저 질량 별 형성 지역에 중점을 둔 관측은 우리의 모델과 일치하고 그들의 모델과 일치하지 않습니다."
UC Berkeley의 천문학 부교수이자 LLNL의 연구원 인 Richard Klein은“경쟁력있는 축적은 유럽에서 별 형성에 대한 큰 이론이며, 이제는 죽은 이론이라고 생각한다.
현재 프린스턴 대학 (Princeton University)의 맥키 (McKee)와 클라인 (Klein) 박사후 연구원 인 마크 알 크룸 홀츠 (Mark R. Krumholz)는 11 월 17 일 네이처 (Nature)에서 발견 한 결과를보고했다.
두 이론은 아마도 100 광년에 걸쳐 태양 질량의 10 배에 달하는 분자 수소의 차가운 구름에서 별이 어떻게 형성되는지를 설명하려고합니다. 이러한 구름은 허블 및 스피처 우주 망원경으로 선명한 색상으로 촬영되었지만 구름이 하나 이상의별로 붕괴되는 역학은 분명하지 않습니다. McKee는 별 형성 이론은 어떻게 은하와 은하단이 어떻게 형성되는지 이해하는 데 중요하다고 말했다.
"별 형성은 태양과 같은 별이 어떻게 형성되는지, 왜 많은 별이 이진 별 시스템에 있는지, 별이 태양 질량의 10 배에서 100 배에 이르는 방법과 같은 질문을 포함하는 매우 풍부한 문제입니다." 말했다. "거대한 별은 초신성에서 폭발 할 때 우리 주변의 물질에서 볼 수있는 대부분의 무거운 요소를 생성하기 때문에 중요합니다."
경쟁적 가속 모델은 중력 붕괴 모델의 문제에 대한 응답으로 1990 년대 후반에 부화되었으며, 이는 큰 별이 어떻게 형성되는지를 설명하는 데 어려움을 겪고있는 것으로 보입니다. 특히,이 이론은 천문학 자들이 태양의 100 배에 달하는 별을 발견 했음에도 불구하고 왜 큰 프로토 스타의 강렬한 복사가 별의 바깥층을 날려 버리고 더 커지는 것을 막지 못하는지 설명 할 수 없었습니다.
맥키 (McKee), 클라인 (Klein) 및 크룸 홀츠 (Krumholz) 이론가들이이 문제를 설명하기 위해 중력 붕괴 이론을 더 발전 시켰지만, 경쟁적 accretion 이론은 관측과 갈등이 갈수록 심화되고있다. 예를 들어, accretion 이론은 별이 실패한 갈색 왜성이 덩어리에서 튀어 나와 주위의 가스와 먼지 디스크를 잃어 버릴 것으로 예측합니다. 그러나 작년에는 행성 디스크에서 수많은 갈색 왜성이 발견되었습니다.
Klein은“경쟁 적론 이론가들은 이러한 관찰을 무시했다. "이론의 궁극적 인 테스트는 그것이 관측에 얼마나 잘 부합하는지에 관한 것이며, 여기서 중력 붕괴 이론은 명백한 승자로 보입니다."
Krumholz, McKee 및 Klein에서 사용하는 모델은 소용돌이 치는 소용돌이 치는 분자 수소 구름 내부의 가스의 복잡한 역학에 대한 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션입니다. 그것들은 가스 구름을 통해 이동하는 별이 물질을 계산하는 속도에 대한 난기류의 영향에 대한 첫 번째 연구이며,“경쟁적 누적”이론을 철거합니다.
UC San Diego의 San Diego Supercomputer Center에서 256 개의 병렬 프로세서를 사용하면서 거의 2 주 동안 모델을 실행하여 별 형성 역학을 정확하게 나타냅니다.
Klein은“6 개월 동안이 이론을 개발하기 위해 매우 상세하고 고해상도 인 시뮬레이션을 연구했습니다. “그런 이론을 가지고 우리는 그것을 별 형성 영역에서 얻을 수있는 특성을 가진 별 형성 영역에 적용했습니다.”
로렌스 버클리 국립 연구소 (Lawrence Berkeley National Laboratory)와 LLNL의 슈퍼 컴퓨터에서도 실행 된이 모델은 코어와 주변 덩어리의 난기류로 인해 accortion이 프로토 스타에 많은 질량을 추가하는 것을 막을 수 있음을 보여주었습니다.
“우리는 난기류 때문에 별이 주변 덩어리로부터 훨씬 더 많은 질량을 효과적으로 축적 할 수 없다는 것을 보여 주었다”고 Klein은 말했다. “이론에서 일단 핵심이 무너지고 파편이되면 그 별은 기본적으로 모든 질량을가집니다. 그것이 저 질량 코어에서 태어났다면 결국 저 질량 스타가 될 것입니다. 질량이 큰 코어에서 태어나면 질량이 큰 별이 될 수 있습니다. "
McKee는 연구자들의 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 난기류가 거의없는 작은 구름에 대해서는 경쟁적 가속이 효과적 일 수 있지만, 거의 발생하지 않았으며 지금까지 관찰되지 않은 것으로 나타났습니다. 실제 별 형성 영역은 accretion 모델에서 가정 된 것보다 훨씬 더 많은 난기류를 가지고 있으며, 그 모델이 가정하는 것처럼 난기류는 빠르게 붕괴되지 않습니다. 아마도 프로토 스타에서 흘러 나오는 물질과 같은 일부 알려지지 않은 과정은 가스가 계속 휘저어 져 코어가 빠르게 붕괴되지 않도록합니다.
“난류는 중력에 반대한다. 그것 없이는 분자 구름이 관측 된 것보다 훨씬 빠르게 붕괴 될 것”이라고 Klein은 말했다. “두 이론 모두 난기류가 있다고 가정합니다. 핵심은 (난) 난류가 살아 있고 붕괴되는 것을 막기 위해 별이 형성되기 시작하는 과정이 진행되고 있다는 것입니다. 경쟁적 accretion 모델은 이것을 계산에 넣을 방법이 없기 때문에 실제 별 형성 영역을 모델링하지 않습니다.”
클라인 (Klein), 맥키 (McKee) 및 크룸 홀츠 (Krumholz)는 유입되는 가스를 모두 날려 버리지 않고 대형 프로토 스타의 방사선이 어떻게 빠져 나가는 지 설명하기 위해 모델을 계속 개선합니다. 예를 들어, 그들은 방사선의 일부가 형성되는 많은 별의 극에서 나오는 제트에 의해 생성 된 공동을 통해 탈출 할 수 있음을 보여 주었다. 맥키는 현재 건설중인 새롭고 더 큰 망원경, 특히 칠레에서 미국, 유럽, 일본 천문학 컨소시엄에 의해 민감한 고해상도 ALMA 망원경으로이 이론에 대한 많은 예측에 답할 수 있다고 말했다.
이 작업은 국립 항공 우주국, 국립 과학 재단 및 에너지 국의 지원을 받았습니다.
원본 출처 : UC 버클리 뉴스 릴리스
