Команда астрофизиков из Северо-Западного университета разработала STARFORGE - самый реалистичный симулятор звездообразования в истории. Результатом стали не только новые открытия в космосе, но и визуально ошеломляющий фильм, который позволяет зрителям перенестись в красочное облако газа и наблюдать за рождением звезд. Запись производилась с помощью 3D-технологии.
Используя один из самых мощных суперкомпьютеров в мире, исследователи впервые смогли создать вычислительную структуру, которая имитирует газовое облако, в котором рождаются звезды. В этой яркой среде, наполненной яркими красками, вы можете наблюдать образование звезд. Исследования и модели, подробно описывающие этот проект, были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (DOI: 10.1093 / mnras / stab1347).
Проект получил название STARFORGE, что означает «Звездообразование в газовой среде». STARFORGE - это не только аббревиатура, но и игра слов, что в переводе означает «кузница звезд».
Первое моделирование с таким количеством переменных
STARFORGE - это первая симуляция, которая одновременно моделирует формирование, эволюцию и динамику звездного развития, включая обратную связь между объектами, радиацию, солнечный ветер и активность близлежащих сверхновых. В более ранних проектах рассматривались отдельные типы звездных обратных связей, но только STARFORGE объединил их, чтобы смоделировать, как эти различные процессы влияют на звездообразование.
Используя эту визуально красивую виртуальную лабораторию, ученые хотят узнать ответы на различные вопросы, в том числе почему звездообразование происходит так медленно, что определяет массу звезды и почему похожие объекты часто образуются в скоплениях.
Первые открытия уже сделаны со STARFORGE. В феврале этого года была опубликована статья, описывающая влияние струй или потоков плазмы, выбрасываемых с полюсов космических объектов, на звездообразование. Оказалось, что подобные джеты существенно влияют на массу звезд.
STARFORGE ответит на главные вопросы астрофизики?
«Мы моделируем звездообразование несколько десятилетий. STARFORGE - это значительный технологический прорыв в этой области, - говорит д-р Майкл Грудич из Северо-Западного университета, который руководил работой. - В более ранних моделях моделировалась только небольшая часть облака, в которой образуются звезды. Теперь у нас есть все облако в высоком разрешении. Не видя более широкой картины, мы упускали множество факторов, которые могли повлиять на рождение звезд», - добавляет ученый.
«Как образуются звезды - один из главных вопросов астрофизики, - рассуждает ведущий автор исследования проф. Клод-Андре Фошер-Жигер из Северо-Западного университета. - Ответить на него очень сложно из-за количества задействованных физических процессов. Это новое моделирование поможет нам напрямую ответить на фундаментальные вопросы, на которые мы не могли дать окончательного ответа раньше», - подчеркивает исследователь.
Процесс звездообразования занимает десятки миллионов лет. Поэтому, даже если астрономы наблюдают за ночным небом, они могут увидеть только краткий миг события. «Когда мы хотим увидеть звездообразование в регионе, мы видим только замершие во времени места звездообразования, - говорит Грудич. - И звезды тоже рождаются в пылевых облаках, поэтому эти процессы часто для нас невидимы», - добавляет он.
Трехмесячная симуляция в STARFORGE
Поэтому, чтобы астрофизики могли увидеть полный динамический процесс звездообразования, они должны полагаться на моделирование. При создании STARFORGE команда включала вычисления многих явлений в физике, включая газовую динамику, магнитные поля, гравитацию, нагревание и охлаждение, а также процессы обратной связи. Одно моделирование с использованием STARFORGE занимает до трех месяцев, а для модели требуется один из крупнейших суперкомпьютеров в мире, поддерживаемый Национальным научным фондом и управляемый Техасским центром перспективных вычислений.
Результатом моделирования является масса газа, в десятки или миллионы раз превышающая массу Солнца. Этот газ поднимается по галактике и трансформируется и изменяется по мере развития, в конечном итоге образуя звезду. Используя моделирование STARFORGE, исследователи обнаружили, что если бы не джеты, то образование звезд было бы слишком активным. Только после их добавления объекты приобрели реалистичные размеры.
«Струи нарушают поток газа к звезде, - говорит Грудич. - По сути, они «выдувают» газ, который попадает в звезду, и увеличивает ее массу. Ранее ученые подозревали, что это могло быть так. Теперь, благодаря моделированию, у нас есть веские доказательства, и мы начинаем понимать, как это работает», - добавляет он.
Ученые STARFORGE надеются на многочисленные новые открытия, касающиеся образования звезд и даже галактик.
Источник: Северо-Западный университет
