第一个高分辨率模型可模拟恒星诞生的整个气体云 它有什么作用
评论迄今为止，包括西北大学天体物理学家在内的一个团队已经开发了最现实，最高分辨率的恒星形成3D模拟。结果是视觉上令人惊叹的数学驱动奇迹，使观看者可以在3D空间中漂浮在多彩的气体云周围，同时观看闪烁的恒星的出现。
这种计算框架被称为STARFORGE（气体环境中的恒星形成），是第一个模拟整个气体云的系统，该气体云的质量是以前诞生的恒星的100倍，并且充满了以前充满活力的色彩。
这也是第一个同时模拟恒星形成，演化和动力学，同时考虑恒星反馈（包括射流，辐射，风和附近的超新星活动）的模拟。虽然其他模拟已合并了各种类型的恒星反馈，但STARFORGE完全将它们组合在一起，以模拟这些不同过程如何相互作用以影响恒星形成。具体又有什作用呢？
利用这个美丽的虚拟实验室，研究人员旨在探索长期存在的问题，包括恒星形成为何缓慢且效率低下，决定恒星质量的原因以及恒星倾向于成簇形成的原因。
研究人员已经使用STARFORGE来发现原恒星喷射流（伴随恒星形成的高速气流）在确定恒星质量方面起着至关重要的作用。通过计算恒星的精确质量，研究人员可以确定恒星的亮度和内部机制，并对恒星的死亡做出更好的预测。
《皇家天文学会每月通知》最近接受了一份手稿的高级副本，详细说明了新模型背后的研究，于2021年5月17日在网上出现。2021年2月，一篇描述喷流如何影响恒星形成的论文发表在同一份杂志上。
“人们已经模拟了几十年的恒星形成过程，但是STARFORGE是技术上的一次飞跃，”西北航空的迈克尔·格鲁迪奇（Michael Grudic）表示，他是这项工作的共同负责人。“其他模型只能模拟形成恒星的微小云层，而不能模拟高分辨率的整个云层。在没有看到大局的情况下，我们错过了许多可能影响恒星结果的因素。”
这项研究的资深作者西北航空的克劳德·安德烈·福彻·吉格（Claude-AndréFaucher-Giguère）说：“恒星如何形成是天体物理学中的一个核心问题。“由于涉及物理过程的范围，这是一个非常具有挑战性的探索问题。这种新的模拟将帮助我们直接解决以前无法明确回答的基本问题。”
Grudic是西北天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的博士后。Faucher-Giguère是西北大学温伯格文理学院的物理学和天文学副教授，也是CIERA的成员。Grudic与德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后DávidGuszejnov共同领导了这项工作。
从开始到结束，恒星形成需要数千万年的时间。因此，即使天文学家观察夜空以瞥见这一过程，他们也只能查看一个简短的快照。
“当我们观察到任何给定区域的恒星形成时，我们所看到的都是及时冻结的恒星形成地点，”格鲁迪奇说。“星星也形成在尘埃云中，因此它们大部分都被隐藏了。”
为了使天体物理学家能够查看恒星形成的完整动态过程，他们必须依靠模拟。为了开发STARFORGE，该团队结合了物理中多种现象的计算代码，包括气体动力学，磁场，重力，加热和冷却以及恒星反馈过程。该模型有时需要花费整整三个月的时间来运行一次仿真，但它需要世界上最大的超级计算机之一，该计算机由美国国家科学基金会（National Science Foundation）支持并由德克萨斯高级计算中心（Texas Advanced Computing Center）运营。
产生的模拟结果表明，漂浮在银河系中的气体质量为太阳质量的数十倍至数百万倍。随着气体云的演化，它形成的结构会崩溃并破碎成碎片，最终形成单个恒星。一旦恒星形成，它们就会从两极向外发射气体，穿过周围的云层。当没有气体形成更多恒星时，该过程结束。
STARFORGE已经帮助团队发现了关于恒星形成的至关重要的新见解。当研究人员在不考虑射流的情况下进行模拟时，恒星最终变得太大了-是太阳质量的10倍。将射流添加到模拟中之后，恒星的质量变得更加真实-不到太阳质量的一半。
格鲁迪奇说：“喷气机扰乱了气体向恒星的流入。” “他们本质上吹走了可能会进入恒星并增加其质量的气体。人们怀疑这可能正在发生，但是通过模拟整个系统，我们对它的工作原理有了深刻的了解。”
Grudic和Faucher-Giguère除了了解更多有关恒星的知识外，还相信STARFORGE可以帮助我们了解有关宇宙乃至我们自己的更多信息。
“了解星系的形成取决于对恒星形成的假设，”格鲁迪奇说。“如果我们能够了解恒星的形成，那么我们就能了解星系的形成。通过了解银河系的形成，我们可以进一步了解宇宙是由什么组成的。了解我们的来源以及我们在宇宙中的位置最终取决于了解恒星的起源。”
Faucher-Giguère说：“知道一颗恒星的质量可以告诉我们它的亮度以及其中发生的核反应类型。” “有了这一点，我们就可以了解更多有关恒星中合成的元素的信息，例如碳和氧——我们也是由这些元素组成的。”
免责声明:
2.本网站刊载的各类文章、广告、访问者在本网站发表的观点，以链接形式推荐的其他网站内容，仅为提供更多信息供用户参考使用或为学习交流的方便（本网有权删除）。所提供的数据仅供参考，使用者务请核实，风险自负。
查看更多
