Stjärnhopar över hela universums stora delar av tid och rum skapades alla på samma sätt, forskare vid McMaster University har bestämt.

Forskarna Corey Howard, Ralph Pudritz och William Harris, författare till en artikel publicerad 25 juni i tidskriften Natur astronomi , använde mycket sofistikerade datorsimuleringar för att återskapa vad som händer inuti gigantiska moln av koncentrerade gaser som är kända för att ge upphov till hopar av stjärnor som är sammanbundna av gravitationen.

Pudritz och Harris, både professorer i fysik och astronomi vid McMaster, var Howards Ph.D. handledare och vägledde hans forskning. Howard avslutade nyligen postdoktoral forskning vid universitetet.

De senaste simuleringarna följer ett moln av interstellär gas med 500 ljusår i diameter, projicerar 5 miljoner års evolution orsakad av turbulens, gravitation och återkoppling från intensivt strålningstryck som produceras av massiva stjärnor inom bildande kluster.

Forskningen visar hur dessa krafter skapar täta filament som leder gas in i vad som i slutändan blir superljusa stjärnhopar som kan smälta samman med andra hopar för att bilda stora klothopar.

"De flesta stjärnor i galaxer bildas som medlemmar av stjärnhopar i täta molekylära moln, så en av de mest grundläggande frågorna inom astronomi är hur kluster som sträcker sig från hundratals till miljoner stjärnor bildas under en mängd olika förhållanden, " säger Pudritz. "Våra simuleringar var noggrant utformade för att avgöra om detta är en universell process eller inte."

Författarna programmerade data för sådana variabler som gastryck, rymdturbulens och strålning tvingar in sin simulering och låt den köras med hjälp av resurser som inkluderade SciNet, Kanadas största superdatorcenter.

Efter en månad, programmet visade sig att stjärnhopar var identiska med de som man vet existerar, som visar att forskarna hade lyckats omvända konstruktionen av stjärnhopar, ta ett stort steg mot att förstå deras bildning, som länge varit föremål för debatt bland astrofysiker.

"Vårt arbete visar att givet en tillräckligt stor samling av gas, en massiv stjärnhop är det naturliga resultatet, " säger Howard. "Eftersom massiva stjärnhopar spårar förhållandena för de galaxer där de bildas, vi kanske också kan använda denna kunskap för att omvända konstruktionen av förhållandena i det avlägsna universum."

Många hade tidigare hävdat att kluster av olika storlekar och åldrar hade bildats olika, författarna sa, men den nya forskningen visar att de alla bildas på samma sätt.

Simuleringarna visar att resultatet beror på den initiala gasreservoaren, det kommer, efter turbulens, gravitation och feedback har gjort sitt jobb, skapa hopar av stjärnor av olika storlekar under loppet av några miljoner år.

"Detta är den första övertygande vägen för att modellera bildandet av stjärnhopar, " Säger Harris. "Det gäller över alla massskalor - små kluster och stora - och det borde fungera när som helst i universums historia, i någon speciell galax."

Sådana simuleringar skulle ha varit otänkbara även för 10 år sedan, säger författarna. Framgången med detta projekt, de säger, föreslår att liknande forskning om andra komplexa problem, till exempel bildandet av hela galaxer fram till födelsen av specifika individuella stjärnor, kan snart vara inom räckhåll.