Исследователи из Института астрономии и астрофизики Академии Синика (ASIAA) использовали суперкомпьютер Национальной лаборатории Беркли, чтобы понять, почему масса звезд первого поколения была меньше прогнозируемой. Моделирование показало, что в их формировании важную роль сыграла турбулентность.
Ученые создали трехмерную гидродинамическую модель высокого разрешения для турбулентных звездообразующих облаков, в которых сформировались первые звезды. Моделирование показало, что сверхзвуковая турбулентность эффективно фрагментирует облака на несколько сгустков. В центре каждого из них образуется плотное ядро от 22 до 175 солнечных масс, которым суждено сформировать первые звезды в 8–58 массивнее Солнца. Этот результат хорошо согласуется с наблюдениями.
Во время формирования космической структуры молекулярный газ течет в гравитационные «колодцы», созданные ореолами темной материи. В центре гало это вызывает мощное турбулентное движение, которое приводит к появлению отчетливых комковатых структур. В конечном итоге плотные ядра внутри этих сгустков коллапсируют, формируя звезды.
Примерно через 200 млн лет после Большого взрыва во Вселенной начали формироваться первые звезды. Они преобразовывали водород и гелий, производя более тяжелые элементы посредством ядерного горения в ядрах. В конце жизненного цикла некоторые из этих звезд стали сверхновыми, создав мощные взрывы, которые разбросали синтезированные элементы по ранней Вселенной.
Тип сверхновой зависит от массы первой звезды в момент ее гибели. Исследование чрезвычайно бедных металлами звезд, образовавшихся после первых звезд и их сверхновых, сыграли решающую роль в оценке типичной массы первых светил во Вселенной. Согласно наблюдениям масса этих звезд была от 12 до 60 раз больше, чем у Солнца.
Однако предыдущие космологические моделирования предполагали, что масса первых звезд должна была составлять от 50 до 1000 солнечных. Это значительное расхождение между моделированием и наблюдениями более десяти лет ставило в тупик астрофизиков. Результат новой симуляции впервые установил важность турбулентности в формировании первых звезд и устранил необъяснимые несоответствия.
Читать далее:
Ученые создали первый в мире алмазный транзистор: он работает при самых высоких температурах
Крупнейшее извержение вулкана за 11 700 лет покрыло лавой 4 500 км²