«Рождение массивных звезд до сих пор остается для нас загадкой, потому что эти звезды заключены в чрезвычайно плотной среде газа и пыли», — говорит Рольф Койпер, руководитель исследовательской группы Эмми Нётер по массивному звездообразованию, финансируемой Немецким исследовательским фондом. (DFG). «Эта непрозрачная оболочка затрудняет прямое наблюдение за процессом рождения даже с помощью современных телескопов. Другими словами, мы видим колыбель, в которой рождаются эти звезды, но мы не можем обнаружить сами звезды».
Поэтому исследователи смоделировали процесс рождения в рамках численного моделирования. Для этого амбициозного и дорогостоящего в вычислительном отношении исследования они использовали высокопроизводительные компьютеры в рамках инициативы bwHPC в земле Баден-Вюртемберг.
Моделирование начинается с облака газа и пыли, которое коллапсирует под действием собственной гравитации и в конечном итоге образует так называемый аккреционный диск вокруг горячей молодой звезды. Материал в таком диске вращается вокруг центральной звезды и медленно переносит к ней газ и пыль.
Впервые разрешение этого моделирования было достаточным, чтобы сделать вывод об образовании сгустков высокой плотности внутри гравитационно нестабильного диска. После образования эти сгустки начинают мигрировать по диску и, наконец, погружаются в центральную звезду. «Подобно бросанию поленьев в камин, эти эпизоды поглощения комков производят сильные вспышки яркости, превосходящие коллективный эффект ста тысяч солнц», — говорит Эдуард Воробьев.
Подобный процесс эпизодических всплесков светимости был уже известен в отношении образования первых звезд во Вселенной и для звезд малой массы, таких как наше Солнце. Новое исследование предполагает, что формирование звезд любого типа и эпох контролируется одними и теми же универсальными процессами: «Удивительно видеть эти сходства, как будто звездообразование во всех масштабах и эпохах контролируется общей ДНК, выкованной в «ранняя Вселенная», — говорит Доминик Мейер, первый автор исследования и научный сотрудник группы «Эмми Нётер». Сгустки, как объясняет Вильгельм Клей, также являются отличными кандидатами на образование спутников солнечного типа для массивных звезд: «Эти спутники также будут влиять на их будущую эволюцию».Результаты помогут разработать новые стратегии наблюдений для обнаружения этих вспышек светимости — и даже для прямого изображения сгустков высокой плотности в аккреционных дисках вокруг очень молодых массивных звезд.
Это будет задача для современных средств наблюдения, таких как Большая миллиметровая решетка Атакамы (ALMA) Европейской южной обсерватории (ESO) или будущий Европейский сверхбольшой телескоп (E-ELT).