Kredit:Kölns universitet
I interstellära dammmoln, turbulensen måste först försvinna innan en stjärna kan bildas genom gravitationen. En tysk-fransk forskargrupp har nu upptäckt att turbulensens kinetiska energi kommer att vila i ett utrymme som är mycket litet på kosmisk skala, allt från ett till flera ljusår i omfattning. Gruppen kom också fram till nya resultat i den matematiska metoden:Tidigare, den turbulenta strukturen i det interstellära mediet beskrevs som självliknande – eller fraktal. Forskarna fann att det inte räcker att beskriva strukturen matematiskt som en enda fraktal, en självliknande struktur som känd från Mandelbrot-uppsättningen. Istället, de lade till flera olika fraktaler, så kallade multifraktaler. De nya metoderna kan alltså användas för att lösa upp och representera strukturella förändringar i astronomiska bilder i detalj. Tillämpningar inom andra vetenskapliga områden såsom atmosfärisk forskning är också möjliga.
Det tysk-franska programmet GENESIS (Generation of Structures in the Interstellar Medium) är ett samarbete mellan University of Cologne's Institute for Astrophysics, LAB vid universitetet i Bordeaux och Geostat/INRIA Institute Bordeaux. I en höjdpunktspublikation av tidskriften Astronomi &Astrofysik , forskargruppen presenterar de nya matematiska metoderna för att karakterisera turbulens med exemplet Muscas molekylära moln i konstellationen Musca.
Stjärnor bildas i enorma interstellära moln som huvudsakligen består av molekylärt väte – alla stjärnors energireservoar. Detta material har en låg densitet, bara några tusen till flera tiotusentals partiklar per kubikcentimeter, men en mycket komplex struktur med kondensationer i form av "klumpar" och "filament", och så småningom "kärnor" från vilka stjärnor bildas genom gravitationskollaps av materien.
Den rumsliga strukturen av gasen i och runt moln bestäms av många fysiska processer, en av de viktigaste är interstellär turbulens. Detta uppstår när energi överförs från stora skalor, såsom galaktiska densitetsvågor eller supernovaexplosioner, i mindre skalor. Turbulens är känd från flöden där en vätska eller gas "rörs om", men kan också bilda virvlar och uppvisa korta perioder av kaotiskt beteende, kallas intermittens. Dock, för att en stjärna ska bildas, gasen måste komma till ro, dvs. den kinetiska energin måste försvinna. Efter det, gravitationen kan utöva tillräckligt med kraft för att dra ihop vätemolnen och bilda en stjärna. Således, det är viktigt att förstå och matematiskt beskriva energikaskaden och den tillhörande strukturella förändringen.