Die kosmiese pendel na ster en planeet vorming

Om beter te verstaan ​​hierdie proses, het 'n span van sterrekundiges gelei deur Jonathan Henshaw by Max Planck Instituut vir Sterrekunde (MPIA) die beweging van gas vloei uit sterrestelsel skale af na die skale van die gas polle waarbinne individuele sterre te vorm gemeet. Hul resultate dui daarop dat die gas vloei deur elke skaal dinamies is verbind: terwyl vorming ster en planeet voorkom op die kleinste skaal, is hierdie proses beheer word deur 'n waterval van materie vloei wat begin op galaktiese skaal. Hierdie resultate word vandag gepubliseer in die vaktydskrif Nature Sterrekunde.

Die molekulêre gas in sterrestelsels is aan die gang deur fisiese meganismes soos galaktiese rotasie, supernova ontploffings, magnetiese velde, turbulensie, en swaartekrag, die vorming van die struktuur van die gas. Te verstaan ​​hoe hierdie bewegings direk 'n impak ster en planeet vorming is moeilik, want dit vereis kwantifisering gas beweging oor 'n groot verskeidenheid in ruimtelike skaal, en dan 'n skakel hierdie beweging aan die fisiese strukture wat ons waarneem. Moderne astrofisiese fasiliteite nou gereeld te karteer groot gebiede van die hemel, met 'n paar kaarte wat miljoene pixels, elk met honderde duisende van onafhanklike snelheid metings. As gevolg hiervan, die meting van hierdie bewegings is beide wetenskaplik en tegnologies uitdagende.

Ten einde hierdie uitdagings aan te spreek, 'n internasionale span navorsers onder leiding van Jonathan Henshaw by die MPIA in Heidelberg uiteengesit om gas bewegings te meet regdeur 'n verskeidenheid van verskillende omgewings gebruik van waarnemings van die gas in die Melkweg en 'n nabygeleë sterrestelsel. Hulle spoor hierdie bewegings deur die meting van die oënskynlike verandering in die frekwensie van die lig wat uitgestraal word deur molekules wat veroorsaak word deur die relatiewe beweging tussen die bron van die lig en die waarnemer; 'n verskynsel wat bekend staan ​​as die Doppler-effek. Deur die toepassing van nuwe sagteware ontwerp deur Henshaw en Ph.D. student Manuel Riener ( 'n mede-skrywer van die papier, ook by MPIA), die span in staat was om miljoene metings te analiseer. "Hierdie metode het ons toegelaat om die interstellêre medium visualiseer in 'n nuwe manier," sê Henshaw.

Die navorsers het bevind dat gas mosies molekulêre koue lyk wissel in snelheid, herinner in voorkoms van golwe op die oppervlak van die oseaan. Hierdie skommelinge verteenwoordig gas beweging. "Die skommelinge self was nie besonder verrassend, ons weet dat die gas beweeg," sê Henshaw. Steve Longmore, mede-outeur van die papier, gebaseer op Liverpool John Moores Universiteit, voeg by: "Wat ons verras was hoe soortgelyke die snelheid struktuur van die verskillende streke verskyn. Dit maak nie saak as ons kyk na 'n hele sterrestelsel of 'n individuele wolk binne ons eie sterrestelsel, die struktuur is min of meer dieselfde. "

Om beter te verstaan ​​die aard van die gas vloei, die span gekies verskeie streke vir nadere ondersoek, met behulp van gevorderde statistiese tegnieke om te kyk vir verskille tussen die skommelinge. Deur die kombinasie van 'n verskeidenheid van verskillende metings, het die navorsers in staat was om vas te stel hoe die snelheid skommelinge afhang van die ruimtelike skaal.

" 'N netjiese kenmerk van ons analise tegnieke is dat hulle sensitief is vir periodisiteit," verduidelik Henshaw. "As daar herhalende patrone in jou data, soos eweredig gespasieerde reuse molekulêre wolke saam 'n spiraal arm, ons kan direk die skaal te identifiseer waarop die patroon herhaal." Die span geïdentifiseer drie draderig gas lane, wat, ten spyte van die opsporing van aansienlik verskillende skale, al gelyk of struktuur wat min of meer ewe ver is gespasieer langs hul wapens, soos krale wys op 'n string, of dit was reuse molekulêre wolke saam 'n spiraal arm of klein "cores "die vorming van sterre langs 'n filament.

Die span het ontdek dat die snelheid skommelinge wat verband hou met ewe ver gespasieer struktuur al het 'n kenmerkende patroon. "Die skommelinge lyk golwe ossillerende langs die kruine van die filamente, hulle het 'n goed-gedefinieerde amplitude en golflengte," sê Henshaw en bygevoeg: "Die periodieke spasiëring van die reuse molekulêre wolke op groot skaal of individu-ster vorm cores op klein -scales is waarskynlik die gevolg van hul ouer filamente besig om swaartekrag onstabiel. Ons glo dat hierdie ossillasie vloei is die ondertekening van gas stroom langs spiraal arms of konvergerende die rigting van die digtheid pieke, die verskaffing van nuwe brandstof vir stervorming. "

In teenstelling hiermee het die span het bevind dat die snelheid skommelinge gemeet hele reuse molekulêre wolke, op skale intermediêre tussen hele wolke en die klein kerne binne hulle toon geen duidelike kenmerk skaal. Diederik Kruijssen, mede-outeur van die papier wat gebaseer is op Heidelberg Universiteit verduidelik: "Die digtheid en snelheid strukture wat ons sien in reuse molekulêre wolke is 'n skaal-vrye", want die onstuimige gas vloei genereer hierdie strukture te vorm 'n chaotiese waterval, die onthulling van ooit kleiner skommelinge as jy in zoom, baie soos 'n Romanesco broccoli, of 'n sneeuvlokkie Hierdie skaal-vrye gedrag plaasvind tussen twee goed-gedefinieerde uiterstes:. die groot skaal van die hele wolk, en die klein skaal van die kern vorm individuele sterre. ons vind nou dat hierdie uiterstes het goed gedefinieerde eienskap groottes, maar in tussen hulle chaos reëls. "

"Picture die reuse molekulêre wolke as ewe-gespasieerde mega-stede met mekaar verbind deur paaie," sê Henshaw. "Uit 'n voëls perspektief, die struktuur van daardie stede en die motors en mense beweeg deur middel van hulle, blyk chaotiese en versteurd. Maar wanneer ons in op individuele paaie zoom, sien ons mense wat gereis het van heinde en verre wat met hulle individuele kantoorgeboue in 'n ordelike wyse. die kantoorgeboue verteenwoordig die digte en koue gas kern waaruit sterre en planete is gebore. "

bron: Max-Planck-Gesellschaft. "The cosmic commute towards star and planet formation." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200707113250.htm>.