Как рождаются звезды? Новое исследование раскрывает роль космической турбулентности

Звезды — маяки Вселенной, рождающиеся в холодных и темных глубинах гигантских молекулярных облаков. Эти облака, состоящие преимущественно из водорода и пыли, рассеяны по галактикам, словно космические острова, окутанные тайной. Именно в их недрах, под действием сложных физических процессов, зажигаются новые светила. Ключевую роль в этом завораживающем спектакле играет турбулентность — хаотическое движение газа, которое, подобно невидимому скульптору, формирует каркас будущих звезд.

Долгое время ученые пытались разгадать замысловатый танец турбулентности и плотности в молекулярных облаках. Как именно беспорядочные движения газа приводят к образованию сгустков, в которых зарождается жизнь звезд? Новое исследование, опубликованное в Science Advances, проливает свет на эту загадку, предлагая уникальный взгляд на процессы звездообразования.

Вместо того чтобы просто наблюдать за небесными яслями, ученые создали виртуальную лабораторию, где смогли детально смоделировать взаимодействие турбулентности и плотности. В этой цифровой вселенной частицы-трассеры, словно миниатюрные зонды, путешествуют сквозь молекулярное облако, фиксируя изменения плотности на своем пути. Каждая частица становится своеобразным хроникёром, записывающим историю формирования сгустков во времени.

Результаты моделирования показали, что ударные волны, порождаемые турбулентностью, ведут себя подобно волнам прибоя, набегающим на берег. Они замедляются, встречая области повышенной плотности, и ускоряются в разреженных участках облака. Эта игра скоростей оказывает решающее влияние на формирование звездных эмбрионов.

Когда частица-трассер сталкивается с ударной волной, плотность вокруг нее возрастает. Однако из-за того, что в плотных областях ударные волны теряют свою энергию, плотность сгустка достигает предела, за который турбулентность уже не может ее «вытолкнуть». Именно эти сверхплотные регионы, очерченные танцем турбулентности, становятся колыбелью новых звезд.

Данное исследование не просто фиксирует структуру молекулярных облаков, но и позволяет проследить их эволюцию, понять, как хаос турбулентных движений превращается в упорядоченный процесс звездообразования. Это открывает новые перспективы для интерпретации данных, полученных с помощью новейших телескопов, таких как «Джеймс Уэбб», и позволяет нам приблизиться к разгадке одной из фундаментальных загадок Вселенной — тайне рождения звезд.