[/ chú thích]
Trong một thời gian dài, các nhà khoa học đã hiểu rằng các ngôi sao hình thành khi vật chất liên sao bên trong các đám mây hydro phân tử khổng lồ trải qua sự sụp đổ lực hấp dẫn. Làm thế nào để họ duy trì các đám mây khí và bụi nuôi sống sự phát triển của chúng mà không thổi bay tất cả? Tuy nhiên, vấn đề hóa ra lại ít bí ẩn hơn trước đây. Một nghiên cứu được công bố trong tuần này trên tạp chí Khoa học cho thấy sự tăng trưởng của một ngôi sao khổng lồ có thể tiến hành như thế nào mặc dù áp suất bức xạ chảy ra ngoài vượt quá lực hấp dẫn kéo vật chất vào bên trong.
Phát hiện mới cũng giải thích tại sao các ngôi sao lớn có xu hướng xảy ra trong các hệ nhị phân hoặc nhiều sao, tác giả chính Mark Krumholz, giáo sư trợ lý thiên văn học và vật lý thiên văn tại Đại học California, Santa Cruz cho biết. Đồng tác giả là Richard Klein, Christopher McKee và Stella Offner của UC Berkeley và Andrew Cickyham của Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore.
Áp suất bức xạ là lực tác dụng của bức xạ điện từ lên các bề mặt mà nó tấn công. Hiệu ứng này không đáng kể đối với ánh sáng thông thường, nhưng nó trở nên đáng kể trong nội thất của các ngôi sao do cường độ bức xạ. Trong các ngôi sao lớn, áp suất bức xạ là lực chi phối chống lại trọng lực để ngăn chặn sự sụp đổ của ngôi sao.
Khi bạn áp dụng áp suất bức xạ từ một ngôi sao lớn vào khí liên sao bụi xung quanh nó, nó mờ hơn nhiều so với khí bên trong ngôi sao, nó sẽ làm nổ tung đám mây khí, Mitch Krumholz nói. Các nghiên cứu trước đây cho rằng áp suất bức xạ sẽ thổi bay các nguyên liệu thô của sự hình thành sao trước khi một ngôi sao có thể phát triển lớn hơn nhiều gấp khoảng 20 lần khối lượng Mặt trời. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học quan sát các ngôi sao lớn hơn thế nhiều.
Nhóm nghiên cứu đã dành nhiều năm để phát triển các mã máy tính phức tạp để mô phỏng các quá trình hình thành sao. Kết hợp với những tiến bộ trong công nghệ máy tính, phần mềm mới nhất của họ (được gọi là ORION) cho phép họ chạy mô phỏng ba chiều chi tiết về sự sụp đổ của đám mây khí liên sao khổng lồ để tạo thành một ngôi sao lớn. Dự án cần nhiều tháng thời gian tính toán tại Trung tâm siêu máy tính San Diego.
Mô phỏng cho thấy khi khí bụi rơi xuống lõi đang phát triển của một ngôi sao lớn, với áp suất bức xạ đẩy vật chất ra ngoài và lực hấp dẫn kéo theo, sự bất ổn sẽ dẫn đến các kênh nơi bức xạ thổi qua đám mây vào không gian giữa các vì sao, trong khi khí tiếp tục rơi hướng nội thông qua các kênh khác.
Bạn có thể thấy những ngón tay của khí rơi vào và bức xạ rò rỉ ra giữa những ngón tay của khí đó, Kr Krholholz nói. Điều này cho thấy rằng bạn không cần bất kỳ cơ chế kỳ lạ nào các ngôi sao lớn có thể hình thành thông qua các quá trình bồi tụ giống như các ngôi sao có khối lượng thấp.
Vòng quay của đám mây khí khi nó sụp đổ dẫn đến sự hình thành của một đĩa vật chất nạp vào nguyên mẫu đang phát triển. Tuy nhiên, đĩa không ổn định về mặt trọng lực, khiến nó bị vón cục và tạo thành một loạt các ngôi sao thứ cấp nhỏ, hầu hết chúng đều va chạm với nguyên mẫu trung tâm. Trong mô phỏng, một ngôi sao thứ cấp trở nên đủ lớn để phá vỡ và có được đĩa riêng, phát triển thành một ngôi sao đồng hành lớn. Một ngôi sao nhỏ thứ ba hình thành và được đẩy ra một quỹ đạo rộng trước khi rơi trở lại và hợp nhất với ngôi sao chính.
Khi các nhà nghiên cứu dừng mô phỏng, sau khi cho phép nó tiến hóa trong 57.000 năm thời gian mô phỏng, hai ngôi sao có khối lượng gấp 41,5 và 29,2 lần Mặt trời và quay quanh nhau theo quỹ đạo khá rộng.
Những gì hình thành trong mô phỏng là một cấu hình phổ biến cho các ngôi sao lớn, trộm Krumholz nói. Tôi nghĩ rằng bây giờ chúng ta có thể xem xét bí ẩn về cách các ngôi sao khổng lồ có thể hình thành để được giải quyết. Thời đại của siêu máy tính và khả năng mô phỏng quá trình theo ba chiều đã tạo ra giải pháp khả thi.
Nguồn: UC Santa Cruz
