Da questa nube di gas vortice, le stelle si formano e si evolvono, mostrando le dinamiche di questo processo. Il modello spiega anche altre attività, come radiazioni, venti, supernove o esplosioni di stelle vicine e come influenzano la formazione stellare.
Sebbene sia una bellissima esplorazione stellare per gli spettatori, gli scienziati vogliono utilizzare il modello per comprendere meglio le complessità della formazione stellare. Queste domande includono perché le stelle possono essere lente e inefficaci, nonché perché si formano in ammassi e come viene determinata la loro massa.
In effetti, STARFORGE sta già aiutando gli scienziati a capire come i getti di gas ad alta velocità che si verificano insieme alla formazione stellare aiutano a determinare la massa delle stelle.
Quando le simulazioni sono state eseguite senza contare questi getti, le stelle sono diventate molto grandi, producendo stelle circa 10 volte la massa del Sole. L’aggiunta di getti crea stelle più realistiche con meno della metà della massa del Sole.
“Gli aerei interrompono il flusso di gas verso la stella”, ha detto Michael Groditch, co-presidente della ricerca e borsista post-dottorato presso il Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics della Northwestern University.
“Fanno esplodere il gas che altrimenti finirebbe nella stella e ne aumenterà la massa. La gente sospettava che potesse accadere, ma simulando l’intero sistema, abbiamo una solida comprensione di come funziona”.
Conoscere la massa della stella può aiutare gli scienziati a determinare altri fattori, come la sua luminosità e quando potrebbe morire.
“Le persone hanno simulato la formazione stellare per due decenni, ma STARFORGE è un salto di qualità nella tecnologia”, ha detto Groditch. “Altri modelli sono stati in grado di simulare solo una piccola porzione di nuvola in cui si stanno formando le stelle, non l’intera nuvola con elevata precisione. Senza vedere il quadro generale, ci mancano molti fattori che potrebbero influenzare il risultato della stella”.
Stella che fa segreti
Le stelle possono fare uno spettacolo scintillante nel cielo notturno, ma svolgono ruoli vitali in tutto l’universo. Nel nostro sistema solare, la vita non sarebbe possibile senza il calore e la luce solare. Portano alla formazione di pianeti che ospitano nei sistemi. E quando le stelle muoiono, rilasciano elementi importanti, compresi i metalli pesanti, nell’universo.
Tuttavia, i loro inizi rimangono un mistero.
“Il modo in cui si formano le stelle è una questione centrale in astrofisica”, ha dichiarato in una dichiarazione Claude-Andre Faucher Geiger, autore senior dello studio e professore associato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia presso la Northwestern University.
“Era una domanda molto difficile da esplorare a causa della gamma di processi fisici coinvolti. Questa nuova simulazione ci aiuterà direttamente ad affrontare domande fondamentali a cui prima non siamo stati in grado di rispondere in modo definitivo”.
Una stella può impiegare decine di milioni di anni per nascere, quindi quando gli astronomi usano i telescopi per studiare il cielo notturno, scoprono solo l’indizio più breve sul processo. È anche difficile vedere le stelle mentre si formano.
“Quando osserviamo la formazione stellare in una determinata regione, tutto ciò che vediamo sono siti di formazione stellare congelati nel tempo”, ha detto Groditch. “Le stelle si formano anche in nuvole di polvere, quindi sono spesso nascoste.”
Le simulazioni forniscono il modo migliore per tirare il sipario su ciò che accade realmente quando le stelle si stanno formando.
Per creare STARFORGE, i ricercatori hanno combinato una serie di elementi ben noti, come le dinamiche gravitazionali e dei gas, il riscaldamento e il raffreddamento, i campi magnetici e l’attività stellare.
Una di queste simulazioni potrebbe richiedere mesi per essere eseguita, quindi è stato utilizzato uno dei supercomputer più grandi del mondo, gestito dal Texas Advanced Computing Center.
Il risultato finale è STARFORGE, che inizia con una nuvola di gas decine di milioni di volte la massa del nostro sole mentre galleggia in una galassia. Nel tempo, questa nuvola di gas si sviluppa. Le strutture si formano, poi collassano e crollano. Da questa distruzione apparvero singole stelle. Una volta formato, rilascia getti di gas che penetrano nelle nuvole.
Una volta che tutto il gas è esaurito, la formazione stellare si ferma.
L’uso di STARFORGE potrebbe anche aiutare i ricercatori a saperne di più sulle galassie sparse in tutto l’universo.
“La comprensione della formazione delle galassie dipende da ipotesi sulla formazione stellare”, ha affermato Grudic. “Se riusciamo a capire la formazione delle stelle, allora possiamo capire la formazione delle galassie. Comprendendo la formazione delle galassie, possiamo capire di più di cosa è fatto l’universo. Capire da dove veniamo e come cadiamo nell’universo in ultima analisi, dipende dalla comprensione dell’origine delle stelle “.
Dato che siamo fatti di oggetti stellari, come disse una volta l’astronomo Carl Sagan, sapere di più sulle stelle rivela anche di più su noi stessi.
“Conoscere la massa di una stella ci dice della sua luminosità e anche dei tipi di reazioni nucleari che avvengono al suo interno”, ha detto Faucher Geiger. “In questo modo, possiamo imparare di più sugli elementi che sono fatti nelle stelle, come il carbonio e l’ossigeno, anche gli elementi di cui siamo fatti”.
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