最真实的恒星形成计算机模拟提供了恒星育婴室内部的惊人视角。在气体环境模拟中的恒星形成或STARFORGE中,一个巨大的虚拟气体云坍缩成一个新恒星巢。与其他模拟只能渲染更大云中的一小团气体不同,STARFORGE模拟了整个恒星形成云。研究人员5月17日在线发表在皇家天文学会月刊上的报告称,这也是第一个能够解释被认为影响恒星形成的全部物理现象混合体的模拟。

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“我们多少知道恒星形成的基本故事……但细节决定成败,”伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的理论天体物理学家MikeGrudić说(SN:4/21/20)。例如,天文学家仍然不完全理解为什么恒星有不同的质量。“如果你真的想了解全貌,那么你真的必须模拟整个事情。”

在计算机模拟STARFORGE中,巨大的宇宙气体云——大约20秒差距,或65光年——坍塌形成新的恒星。白色区域表示更密集的气体区域,包括婴儿恒星。橙色突出显示气体运动变化很大的地方,例如新恒星发射的强大喷流。紫色显示的气体更平静。430万年(Myr)过去后,模拟暂停,因此虚拟相机可以绕着云团俯冲,揭示其3-D结构。

STARFORGE始于一团气体,其直径可达数十至数百光年,质量可达太阳的数百万倍。云内部的湍流会产生致密的气囊,这些气囊会坍塌形成新的恒星。然后,这些恒星会发射强大的喷流、发出辐射、散出恒星风并在超新星中爆炸。最终,这些现象将云团最后的痕迹吹散,留下一群年轻的恒星。整个过程需要数百万年——或数月的计算时间,甚至需要在超级计算机上运行。

Grudić及其同事使用STARFORGE证实,新恒星发射的喷流有助于调节恒星积聚的物质量。在没有喷流的模拟中,典型恒星的质量约为太阳质量的10倍——比实际的普通恒星大得多。“一旦你将这种射流反馈添加到你的模拟中,”格鲁迪奇说,“恒星质量开始或多或少地出现在他们观察到的点上。”