ვარსკვლავის დაბადება სასტიკი, მაგრამ ამავე დროს საუცხოო რამ არის.
ეს პროცესი ხანგრძლივია, მილიონობით წლის განმავლობაში გრძელდება მოლეკულური გაზისა და მტვრის მკვრივ, ცივ ღრუბლებში, სადაც ერთობლივად წარმოიქმნება ვარსკვლავთა კლასტერები. ამ პროცესს დაწყებიდან დასასრულამდე ვერასოდეს დავაკვირდებით, მაგრამ აბსოლუტურად სანახაობრივ სიმულაციას ნამდვილად შეუძლია ისეთ დეტალებში ჩაგვახედოს, როგორც არასდროს.
მას STARFORGE-ს (ვარსკვლავის ფორმაცია გაზოვან გარემოში) უწოდებენ და მისი გამოყენებით, ასტრონომებმა პირველად შეძლეს გაეკეთებინათ მაღალი რეზოლუციის სამგანზომილებიანი სიმულაცია, თუ როგორ იბადება მთლიან მოლეკულურ ღრუბელში ვარსკვლავები, რეგიონში, რომელსაც ასევე უწოდებენ ვარსკვლავურ ინკუბატორს.
ეს სიმულაცია ასტრონომებს ვარსკვლავთწარმოქმნის პროცესის დეტალურად შესწავლაში დაეხმარება, შესაძლებლობა ექნებათ შეადარონ პროტოვარსკვლავებს (ჯერ დაუსრულებელი ვარსკვლავი) ფორმაციის სხვადასხვა ეტაპზე და განსაზღვრონ იქ მიმდინარე პროცესები.
ასტროფიზიკის ცენტრალური შეკითხვაა — როგორ წარმოიქმნება ვარსკვლავი. ამავე დროს, ამ კითხვაზე პასუხის ძიება საკმაოდ რთულია, რადგან მასში ჩართულია მთელი რიგი ფიზიკური პროცესები. ახალი სიმულაცია დაგვეხმარება პირდაპირი პასუხები გავცეთ იმ ფუნდამენტურ კითხვებს, რომლებზეც გადაჭრით პასუხი აქამდე არ გვქონდა“, — ამბობს ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი კლოდ-ანდრე ფოშერ-გიგერი.
მეცნიერები ფიქრობენ, რომ ვარსკვლავის წარმოქმნის ყველა ეტაპი იციან. პირველ რიგში საჭიროა მოლეკულური გაზის გროვა, რაც ძირითადად მატერიის ღრუბლებში გვხვდება. საკმარისი სიმკვრივის შემთხვევაში, გროვა საკუთარი გრავიტაციის ქვეშ კოლაფსირდება და წარმოქმნის პროტოვარსკვლავს, რომელიც ბრუნვას იწყებს.
ამ ბრუნვის გამო, ღრუბელში არსებული მატერია მის გარშემო იწყებს მოძრაობას და წარმოქმნის დისკოს, რომელიც მზარდ ვარსკვლავში გრავიტაციის გამო ისე ჩაედინება, როგორც წყალი სადრენაჟო ჭაში.
როდესაც ვარსკვლავი საკმარის მასას შეიძენს, ბირთვში უკვე აქვს საკმარისი სიცხე და წნევა, რომ დაიწყოს ბირთვული სინთეზი, რომლის დროსაც, წყალბადის ატომები ჰელიუმის ატომებად გარდაიქმნება. დისკოს ნარჩენი მასალისგან პლანეტები, ასტეროიდები და ყველა სხვა დანარჩენი წვრილი ობიექტი წარმოიქმნება.
თუმცა, ეს ყველაფერი მკვრივ ღრუბელში ხდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ მასში შეხედვა ჩვენთვის ძალიან ძნელია. გარდა ამისა, ეს პროცესი მილიონობით წლის განმავლობაში მიმდინარეობს და ნებისმიერი პროტოვარსკვლავი, რომელსაც ჩვენ ვაკვირდებით, ერთი უბრალო გაელვებაა გაცილებით, გაცილებით გრძელ, დიდ და რთულ მოვლენაში.
STARFORGE-ის შესაქმნელად, ასტრონომთა ჯგუფმა ჩრდილო-დასავლეთის უნივერსიტეტის მკვლევარ მაიკლ გრუდიკის ხელმძღვანელობით, გაითვალისწინა მრავალი ფიზიკური ფენომენი, მათ შორის ტემპერატურა, გრავიტაცია, მაგნიტური ველები, აირის დინამიკა და მძლავრი ვარსკვლავური ქარები და პლაზმის ჭავლები, რომლებსაც ახალგაზრდა ვარსკვლავები ტყორცნიან და ვარსკვლავურ უკუკავშირს უწოდებენ.
ამის შემდეგ, მათ სიმულაცია მსოფლიოს ერთ-ერთ უმძლავრეს სუპერკომპიუტერზე, ტეხასის უნივერსიტეტში, 100 დღის განმავლობაში გაუშვეს. შედეგი შეგიძლიათ ერთ ვიდეოში ნახოთ, ნამდვილი მშვენება — მთლიანი ვარსკვლავური ინკუბატორი და მასში ვარსკვლავების თავიდან ბოლომდე წარმოქმნა.
„ვარსკვლავის ფორმაციის სიმულაციებს მეცნიერები ათწლეულებია აკეთებენ, მაგრამ STARFORGE კვანტური ნახტომია ამ ტექნოლოგიაში. სხვა მოდელებმა იმ ღრუბლის მხოლოდ ციცქნა მონაკვეთის სიმულირება შეძლეს, სადაც ვარსკვლავები იბადება, თანაც არც ისე მაღალი რეზოლუციით. დიდი სურათის დანახვის გარეშე, განზე რჩება მრავალი ისეთი ფაქტორი, რომელიც შეიძლება გავლენას ახდენდეს ვარსკვლავის წარმოქმნაზე“, — ამბობს გრუდიკი.
ვიდეოში სიმულირებული ღრუბელი კოსმოსში უბრალოდ დაკიდებული უზარმაზარი ობიექტია, 20 000 მზის მასით. დროთა განმავლობაში, გაზი მოძრაობას იწყებს ისეთი ძალების გამო, როგორებიცაა ვარსკვლავური ქარები და შოკური ტალღები; შედეგად კი წარმოიქმნება უფრო მკვრივი რეგიონები, რომლებიც შეიძლება გრავიტაციულად კოლაფსირდეს ვარსკვლავებად. მეორე ვიდეოში სიმულირებულია 200 000 მზის მასის მქონე ღრუბელი.
ვარსკვლავის ფორმაციასა და ზრდასთან ერთად, ის მძლავრი ვარსკვლავური ქარების გამოტყორცნას იწყებს. გარდა ამისა, ვარსკვლავში შემდინარე მატერია მის მაგნიტურ ველებთან ურთიერთქმედებას იწყებს; მისი გარკვეული ნაწილი მაგნიტური ველის ხაზების გასწვრივ, პოლუსებისკენ მიემართება, საიდანაც ის კოსმოსში იტყორცნება და წარმოიქმნება პლაზმის მძლავრი ჭავლები.
უკუკავშირის ეს ორივე ფორმა მიმდებარე გაზსაც განზე სწევს, შესაბამისად, იჭრება მატერიის ჩადინება და ვარსკვლავი მეტად ვეღარ იზრდება.
დაკვირვებებით შეგროვებულ მონაცემებზე დაყრდნობით ჩატარებული ერთ-ერთი ახალი კვლევის მიხედვით, ვარსკვლავური უკუკავშირი შეიძლება არც იმდენად დიდ როლს თამაშობდეს ვარსკვლავის მასის განსაზღვრაში, როგორც ჩვენ გვგონია.
თუმცა, ამ ჯგუფის კვლევამ საპირისპირო აჩვენა. როდესაც მათ სიმულაცია ჭავლების გარეშე გაუშვეს, მიიღეს გაცილებით, გაცილებით დიდი ვარსკვლავები. ხოლო როდესაც სიმულაციაში ჭავლებიც ჩართეს, დაიბადა უფრო ჩვეულებრივი ზომის ვარსკვლავები.
„ჭავლები ვარსკვლავში გაზის ჩადინებას შლის. გაზს, რომელიც ვარსკვლავში უნდა ჩასულიყო, ისინი შორს ისვრიან. არსებობდა ეჭვი, რომ შეიძლება ასე არ ყოფილიყო, მაგრამ მთლიანი სისტემის სიმულირების შემდეგ, ამ პროცესის მოქმედების მტკიცე აღქმა მივიღეთ“, — განმარტავს გრუდიკი.
და ბოლოს, ეს ყველაფერი STARFORGE-ის პოტენციალის უმშვენიერესი დემონსტრაციაა. რეალურ სამყაროსთან რაც შეიძლება ახლო სცენარით დაწყებით, მეცნიერებს შეუძლიათ გამოიკვლიონ ვარსკვლავურ ინკუბატორებში მიმდინარე მრავალი სხვადასხვა ფიზიკური პროცესი.
კვლევა Monthly Notices of the Royal Astronomical Society-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია news.northwestern.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
