В небе и в космосе турбулентность оказывает влияние на движение веществ и частиц, от погодных условий на Земле до процессов, происходящих в гигантских облаках газа, разбросанных по галактике. Новое исследование в журнале Science Advances раскрывает, как именно турбулентные процессы в этих межзвездных облаках способствуют образованию новых звезд. Такие молекулярные облака содержат плотные участки, где со временем и возникают новые светила, подобные нашему Солнцу, которое сформировалось 4,6 миллиарда лет назад.
Ученые, используя детализированные симуляции, смогли изучить, как именно движение газа и его взаимодействие с плотными участками вещества создают основу для формирования звезд. По словам одного из авторов работы, профессора астрофизики Эвана Скэннапьеко, звезды рождаются благодаря процессам, вызванным перемешиванием и движением газов в этих огромных облаках. Однако природу и последовательность этих процессов до сих пор мало кто мог наблюдать, и новое исследование впервые помогает увидеть их в динамике.
Симуляции, созданные командой, моделировали поведение этих облаков в условиях, схожих с реальными космическими, и отслеживали, как движется газ, какие области становятся плотнее, а какие остаются менее плотными. Плотные области, похожие на комки, и есть те места, где в дальнейшем зарождаются звезды. Команда обнаружила, что эти плотные «комки» образуются в результате ударных волн — своеобразных космических «волн» давления, проходящих через облако, замедляясь в плотных участках и ускоряясь в более разреженных. Этот процесс напоминает эффект океанской волны, которая усиливается, приближаясь к берегу. Именно такие волны и создают плотные области, из которых могут образоваться звезды. Однако, как только плотность этих областей достигает определённого уровня, турбулентное движение теряет силу и перестаёт их уплотнять.
Благодаря этим данным исследователи получили ясную картину того, как такие облака начинают меняться под воздействием турбулентности, создавая условия для рождения звезд. Команда использовала в моделировании особые «трассирующие частицы», которые перемещались по облаку, фиксируя его плотность в разных точках. Эти частицы показали, как структура облака меняется с течением времени.
Космический телескоп Джеймса Уэбба в настоящее время исследует структуру и состав таких межзвездных облаков, и данные о химическом составе и плотности вещества могут стать важной частью более сложной картины, на основе которой ученые будут предсказывать, как формируются звезды в нашей и других галактиках.
Читайте также нашу статью об экстремально быстро вращающейся звезде.
