Астрофизика

Ученые смоделировали взрыв сверхновой и образование звезд в лаборатории


Сверхновая звезда - это взрыв массивной звезды в конце ее жизни, в результате которого образуется остаток и могут возникать ударные волны. Этот тип внешнего вещества может затем объединиться с молекулярными облаками и образовать новые звезды. Используя крошечные пенопластовые шарики и лазерные лучи, исследователи смоделировали этот процесс в лаборатории. Это может помочь объяснить, как сформировалась наша Солнечная система.

Молекулярные облака - это скопления газа и пыли в космосе, которые находятся в определенном состоянии равновесия. Однако они могут быть нарушены внешним агентом, таким как остаток сверхновой звезды, плазменная струя, радиация или другое облако. Ударные волны распространяются через газ и пыль, сжимая их и создавая карманы плотной материи. После определенного предела этот плотный газ и пыль разрушаются и начинают образовывать новые звезды.

Известное как "запущенное звездообразование" (TSF), это распространенное явление во Вселенной, которое может изменять скорость образования звезд. Это приводит к фрагментации облака и последующему сжатию и в конечном итоге может инициировать гравитационный коллапс стабильного молекулярного облака.

Как образуются звезды при коллапсе плотной материи?

"За последние два десятилетия мощные лазерные установки продвинули наше понимание физических процессов, происходящих во Вселенной, в относительно новой области лабораторной астрофизики", — пишут исследователи в новом исследовании. Поскольку происходят сложные взаимодействия потоков, традиционных методов (численного моделирования и астрономических наблюдений) уже недостаточно, и образование звезд путем коллапса очагов плотной материи остается загадкой.

Бруно Альбертацци (из Парижской политехнической школы) и его коллеги использовали углеродно-водородную пенопластовую сферу диаметром около 1 миллиметра для моделирования плотной области внутри молекулярного облака. Они поместили сферу в газовую камеру, содержащую небольшой угольный стержень, и стреляли по нему высокоэнергетическим лазером, пока он не взорвался. "Мы действительно видим начало взаимодействия между остатками сверхновых и молекулярными облаками", — сказал Альбертацци в своем заявлении. "Таким образом, вы можете увидеть, увеличивается ли средняя плотность пены и легче ли начинается звездообразование".

После прохождения лазером ударной волны исследователи проанализировали особенно плотные участки в пенопластовом шаре. Эти пятна представляют собой плотные области молекулярного облака, которые затем могут разрушиться и образовать звезды. Ученые наблюдали образование волны сжатия, но она была больше, когда они вызвали два взрыва вместо одного.

Иллюстрация эволюции массивного молекулярного облака: образование массивных звезд (слева), взрыв сверхновой (в центре) и образование новых звезд с распространением ударных волн взрыва (справа). © Альбертацци и др. 2022

"Наше примитивное молекулярное облако, в котором сформировалось Солнце, вероятно, было вызвано остатками сверхновых звезд."

Запуск звездообразования в земной лаборатории полезен во многих отношениях: понимание скорости звездообразования и эволюции галактики, объяснение образования самых массивных звезд и даже понимание того, как образовалась наша Солнечная система. "Наше раннее молекулярное облако, в котором сформировалось Солнце, вероятно, было вызвано остатками сверхновых звезд", — продолжает Альбертацци. "Этот эксперимент открывает новый многообещающий путь для лабораторной астрофизики, чтобы понять все эти основные моменты".

Чтобы узнать истинную степень сжатия "молекулярного облака" и важность этого процесса во Вселенной, потребуются дальнейшие наблюдения. "Эта первая работа была демонстрацией возможностей этой новой техники, открытием нового предмета, который можно изучать с помощью более мощных лазеров", — заключил исследователь.

Подписывайтесь на нас
Back to top button