Rosettnebulosans bild är baserad på data som erhållits som en del av INT Photometric H-Alpha Survey of the Northern Galactic Plane, förberedd av Nick Wright, Keele University, på uppdrag av IPHAS Collaboration. Kredit:Nick Wright, Keele University
Ett hål i hjärtat av ett fantastiskt rosliknande interstellärt moln har förbryllat astronomer i årtionden. Men ny forskning, leds av University of Leeds, ger en förklaring till skillnaden mellan storleken och åldern på Rosettanebulosans centrala hålighet och dess centrala stjärnor.
Rosettnebulosan ligger i Vintergatans galax ungefär 5, 000 ljusår från jorden och är känd för sin rosliknande form och distinkta hål i mitten. Nebulosan är ett interstellärt moln av damm, väte, helium och andra joniserade gaser med flera massiva stjärnor som finns i en klunga i dess hjärta.
Stjärnvindar och joniserande strålning från dessa massiva stjärnor påverkar formen på det gigantiska molekylära molnet. Men storleken och åldern på håligheten som observeras i mitten av Rosettnebulosan är för liten jämfört med åldern på dess centrala stjärnor.
Genom datorsimuleringar, astronomer vid Leeds och vid Keele University har funnit att bildandet av Nebulosan sannolikt kommer att ske i ett tunt arkliknande molekylmoln snarare än i en sfärisk eller tjock skivliknande form, som vissa bilder kan antyda. En tunn skivliknande struktur av molnet som fokuserar stjärnvindarna bort från molnets centrum skulle svara för den jämförelsevis lilla storleken på den centrala kaviteten.
Studie huvudförfattare, Dr Christopher Wareing, från School of Physics and Astronomy sa:"De massiva stjärnorna som utgör Rosettnebulosans centrala hop är några miljoner år gamla och halvvägs genom sin livscykel. Under lång tid skulle deras stjärnvindar ha flytit, du kan förvänta dig ett centralt hålrum upp till tio gånger större.
3D-visualisering av den simulerade nebulosan, visar det täta skivliknande molekylmolnet i rött, den svaga stjärnvinden fokuserade bort från skivan i blått och magnetfältslinjerna i grått. Magnetfältet är av avgörande betydelse för att bilda en skivliknande, inte sfärisk, molekylärt moln. Kredit:C. J. Wareing et al., 2018, MNRAS
"Vi simulerade stjärnvindsåterkopplingen och bildandet av nebulosan i olika molekylära molnmodeller inklusive en klumpig sfär, en tjock filamentskiva och en tunn skiva, alla skapade från samma initiala atommoln med låg densitet.
"Det var den tunna skivan som återgav det fysiska utseendet - kavitetsstorlek, form och magnetfältsinriktning—av Nebulosan, i en ålder som är kompatibel med de centrala stjärnorna och deras vindstyrkor.
"Att ha en modell som så exakt återger det fysiska utseendet i linje med observationsdata, utan att ge sig på att göra detta, är ganska extraordinärt.
"Vi hade också turen att kunna tillämpa data på våra modeller från den pågående Gaia-undersökningen, eftersom ett antal av de ljusa stjärnorna i Rosettnebulosan ingår i undersökningen.
Skär genom simuleringen av rosettnebulosan, vinkelrätt mot molekylmolnets skiva. Molekylmolnets skiva (visas i rött) fokuserar tydligt vinden från den centrala stjärnan (visad i blått) bort från molnet och in i molnets omgivning (visad i grönt). Kredit:C. J. Wareing et al., 2018, MNRAS
Att tillämpa dessa data på våra modeller gav oss ny förståelse för de roller enskilda stjärnor spelar i rosettnebulosan. Därefter ska vi titta på de många andra liknande objekten i vår galax och se om vi kan ta reda på deras form också."
Simuleringarna, publiceras idag i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , kördes med hjälp av Advanced Research Computing Center i Leeds. De nio simuleringarna krävde ungefär en halv miljon CPU-timmar – motsvarande 57 år på en vanlig stationär dator.
Martin Callaghan, en medlem av Advanced Research Computing-teamet, sa:"Det faktum att Rosette Nebula-simuleringarna skulle ha tagit mer än fem decennier att slutföra på en vanlig stationär dator är en av de viktigaste anledningarna till att vi tillhandahåller kraftfulla superdatorforskningsverktyg. Dessa verktyg gjorde det möjligt att göra simuleringar av Rosette Nebula i en fråga om några veckor."
