[/onderschrift]
Lange tijd hebben wetenschappers begrepen dat sterren ontstaan wanneer interstellaire materie in gigantische wolken van moleculaire waterstof door zwaartekracht instort. Hoe behouden ze de wolken van gas en stof die hun groei voeden zonder alles weg te blazen? Het probleem blijkt echter minder mysterieus te zijn dan het ooit leek. Een studie die deze week in het tijdschrift Science is gepubliceerd, laat zien hoe de groei van een massieve ster kan verlopen ondanks de naar buiten stromende stralingsdruk die de zwaartekracht die het materiaal naar binnen trekt, overschrijdt.
De nieuwe bevindingen verklaren ook waarom massieve sterren vaak voorkomen in binaire of meervoudige stersystemen, zei hoofdauteur Mark Krumholz, een assistent-professor astronomie en astrofysica aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz. Co-auteurs zijn Richard Klein, Christopher McKee en Stella Offner van UC Berkeley en Andrew Cunningham van Lawrence Livermore National Laboratory.
Stralingsdruk is de kracht die wordt uitgeoefend door elektromagnetische straling op de oppervlakken die het treft. Dit effect is verwaarloosbaar voor gewoon licht, maar wordt door de intensiteit van de straling significant in het interieur van sterren. In massieve sterren is stralingsdruk de dominante kracht die de zwaartekracht tegenwerkt om de verdere ineenstorting van de ster te voorkomen.
"Als je de stralingsdruk van een massieve ster op het stoffige interstellaire gas eromheen toepast, dat veel ondoorzichtiger is dan het interne gas van de ster, zou het de gaswolk moeten laten exploderen", zei Krumholz. Eerdere studies suggereerden dat stralingsdruk de grondstoffen van stervorming zou wegblazen voordat een ster veel groter zou worden dan ongeveer 20 keer de massa van de zon. Toch zien astronomen sterren die veel zwaarder zijn dan dat.
Het onderzoeksteam heeft jarenlang complexe computercodes ontwikkeld om de processen van stervorming te simuleren. Gecombineerd met de vooruitgang op het gebied van computertechnologie, stelde hun nieuwste software (genaamd ORION) hen in staat een gedetailleerde driedimensionale simulatie uit te voeren van de ineenstorting van een enorme interstellaire gaswolk om een massieve ster te vormen. Het project vereiste maanden rekentijd in het San Diego Supercomputer Center.
De simulatie toonde aan dat wanneer het stoffige gas instort op de groeiende kern van een massieve ster, terwijl de stralingsdruk naar buiten duwt en de zwaartekracht materiaal naar binnen trekt, er instabiliteiten ontstaan die resulteren in kanalen waar straling door de wolk naar de interstellaire ruimte blaast, terwijl het gas blijft vallen naar binnen via andere kanalen.
'Je kunt gasvingers zien die naar binnen vallen en straling die tussen die gasvingers lekt,' zei Krumholz. "Dit laat zien dat je geen exotische mechanismen nodig hebt; zware sterren kunnen zich vormen door aanwasprocessen, net als sterren met een lage massa. ”
De rotatie van de gaswolk wanneer deze instort, leidt tot de vorming van een schijf materiaal die wordt gevoed door de groeiende "protostar". De schijf is echter door de zwaartekracht instabiel, waardoor deze samenklontert en een reeks kleine secundaire sterren vormt, waarvan de meeste uiteindelijk in botsing komen met de centrale protoster. In de simulatie werd één secundaire ster massief genoeg om los te breken en zijn eigen schijf te verwerven, en groeide uit tot een enorme metgezel. Een derde kleine ster vormde zich en werd in een brede baan uitgestoten voordat hij weer naar binnen viel en opging in de primaire ster.
Toen de onderzoekers de simulatie stopten, nadat ze deze gedurende 57.000 jaar gesimuleerde tijd hadden laten evolueren, hadden de twee sterren een massa van 41,5 en 29,2 keer de massa van de zon en cirkelden ze rond elkaar in een vrij brede baan.
"Wat in de simulatie is gevormd, is een algemene configuratie voor zware sterren", zei Krumholz. 'Ik denk dat we nu kunnen nadenken over het mysterie van hoe massieve sterren zich kunnen vormen om op te lossen. De leeftijd van supercomputers en het vermogen om het proces in drie dimensies te simuleren, maakten de oplossing mogelijk. ”
Bron: UC Santa Cruz
