Astronomer vid universiteten i Tübingen och Wien undersöker de grundläggande principerna för bildandet av stjärnor.

Hur massiva stjärnor bildas är en av de grundläggande frågorna inom modern astrofysik, eftersom dessa massiva stjärnor styr energibudgeten för sina värdgalaxer. Med hjälp av numeriska simuleringar, Professor Wilhelm Kley, Dr Rolf Kuiper och Dr Dominique Meyer från Institutet för Astronomi och Astrofysik vid universitetet i Tübingen i ett samarbete med Dr Eduard Vorobyov från Institutet för Astrofysik vid universitetet i Wien avslöjade nya komponenter i bildandet av massiva stjärnor, som redan var kända från bildningsprocessen av såväl lågmassa- som urstjärnor. Studien har nu publicerats i tidskriften peer-review Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

Födelsen av massiva stjärnor är fortfarande ett mysterium, eftersom dessa stjärnor är inbäddade i ett extremt tätt medium av gas och damm, säger Rolf Kuiper, ledaren för Emmy Noether Research Group for Massive Star Formation, finansierat av den tyska forskningsstiftelsen (DFG). "Detta ogenomskinliga höljet gör det svårt att direkt observera födelseprocessen även med moderna teleskop. Med andra ord, vi ser vaggan i vilken dessa stjärnor föds, men vi kan inte upptäcka själva stjärnorna." Därför, forskarna modellerade födelseprocessen i en numerisk simulering. För detta ambitiösa, beräkningsmässigt dyr studie använde de sig av högpresterande datorer inom bwHPC-initiativet i delstaten Baden-Württemberg.

Simuleringen börjar med ett moln av gas och damm, som kollapsar under sin egen gravitation och så småningom bildar en så kallad ansamlingsskiva runt den heta unga stjärnan. Materialet i en sådan skiva roterar runt den centrala stjärnan och transporterar långsamt gas och damm mot den. För första gången, upplösningen av dessa simuleringar var tillräcklig för att sluta sig till bildandet av högdensitetsklumpar inom den gravitationsmässigt instabila skivan. När den väl har bildats, dessa klumpar börjar migrera genom skivan och sjunker slutligen in i den centrala stjärnan. "Som att kasta stockar i en öppen spis, dessa episoder av klumpkonsumtion producerar våldsamma ljusutbrott som överglänser den kollektiva effekten av hundra tusen solar, säger Eduard Vorobyov.

En liknande process av episodiska luminositetsskurar var redan känd med avseende på bildandet av de första stjärnorna i universum och för stjärnor med låg massa som vår sol. Den nya undersökningen tyder nu på att bildandet av stjärnor av alla slag och epok styrs av samma universella processer:"Det är fantastiskt att se dessa likheter, som om stjärnbildning på alla skalor och epoker styrs av ett gemensamt DNA som smidts i det tidiga universum, säger Dominique Meyer, den första författaren till studien och post-doc i Emmy Noether Group. Klumparna, förklarar Wilhelm Kley, är också utmärkta kandidater för bildandet av följeslagare av soltyp till massiva stjärnor:"Dessa följeslagare kommer också att påverka deras framtida utveckling."

Resultaten kommer att hjälpa till att utveckla nya observationsstrategier för att detektera dessa ljusutbrott – och till och med för att direkt avbilda högdensitetsklumparna i ansamlingsskivor runt mycket unga massiva stjärnor. Detta kommer att vara en uppgift för moderna observationsanläggningar som Atacama Large Millimeter Array (ALMA) från European Southern Observatory (ESO) eller det framtida European Extremely Large Telescope (E-ELT).