科學家實現有史以來最詳細的恒星誕生模擬

巨星分子云形成恒星的模擬。圖片來源：STARFORGE

近日，美國卡耐基天文臺進行的迄今為止對巨型分子云(GMCs)最詳細的模擬表明，人們可能需要重新思考恒星如何在這些巨大的宇宙物體中形成。相關研究結果發表于預印本網站arXiv。

GMCs，有時被稱為恒星搖籃，主要包含氫分子。它們的質量至少是太陽的1萬倍，直徑約為15至650光年。在云中，氫分子可以聚集在一起，當這些團塊達到一定密度時，恒星就可以形成。

雖然恒星形成的基本過程已經很清楚了，但仍有許多未知之處。美國卡耐基天文臺Mike Grudi團隊通過進行迄今為止最先進的巨型分子云模擬，對謎團有了更多的了解。

在STARFORGE項目的研究基礎上，Grudi團隊首次開發了GMC模擬，該模擬包含了所有主要的物理反饋機制，如恒星風、磁場和重力。模擬從一個云開始，這個云的初始質量是太陽的2萬倍，直徑為65光年。

Grudi表示：“我們選擇它作為今天太陽附近恒星形成的代表，也是我們銀河系的鄰居，這可能代表了太陽本身在我們的星系中是如何形成的。”

隨著模擬過程的進行，更亮、更大質量的恒星形成了，這些恒星會發出輻射和恒星風，橫掃GMC。該團隊讓這個模擬運行了大約900萬年，在由云團形成的第一批恒星中，有一顆恒星發生超新星爆炸后不久，該模擬就結束了。在這段時間里，大約有1000顆恒星形成。

“我們看到的令人驚喜的是，恒星可能需要很長時間才能形成。”Grudi說。

研究小組發現，對于質量比太陽大10倍以上的大質量恒星來說，它們的形成可能需要300萬年，平均大約100萬年，這比通常所說的時間要長一個數量級。

Grudi希望這個模擬能夠比以前更詳細地揭示恒星的演化過程。例如，這個模型可以用來追溯一顆恒星的時間，看看它的質量最初來自哪里。研究人員表示，通過調整約束條件，他們還可以建立一個更精確的圖像，說明哪些物理機制在恒星形成中最重要。

“恒星的形成是復雜的。”Grudi指出，這涉及到許多不同的過程共同作用，必須把所有不同的成分放在一起，才能得到一個真實的結果。”