Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Simulasi Menakjubkan tentang Lahirnya Bintang Paling Realistis

Sebuah tim yang terdiri dari astrofisikawan Northwestern University telah mengembangkan simulasi pembentukan bintang 3D dengan resolusi tertinggi dan paling realistis hingga saat ini. Hasilnya adalah keajaiban berbasis matematis yang menakjubkan secara visual yang memungkinkan pemirsa mengapung di sekitar awan gas berwarna-warni dalam ruang 3D sambil menyaksikan kemunculan bintang berkelap-kelip.

Disebut STARFORGE (Formasi Bintang di Lingkungan Gas), kerangka kerja komputasi ini adalah yang pertama mensimulasikan seluruh awan gas - 100 kali lebih masif dari yang mungkin sebelumnya dan penuh warna cerah - tempat lahirnya bintang.

IMAGES
Gambar: scitechdaily.com

Ini juga merupakan simulasi pertama yang secara bersamaan memodelkan pembentukan, evolusi, dan dinamika bintang sambil memperhitungkan umpan balik bintang, termasuk jet, radiasi, angin, dan aktivitas supernova di dekatnya. Sementara simulasi lain telah memasukkan tipe individu dari umpan balik bintang, STARFORGE menempatkan semuanya untuk mensimulasikan bagaimana berbagai proses ini berinteraksi untuk mempengaruhi pembentukan bintang.

Dengan menggunakan laboratorium virtual yang indah ini, para peneliti bertujuan untuk mengeksplorasi pertanyaan lama, termasuk mengapa pembentukan bintang lambat dan tidak efisien, apa yang menentukan massa bintang, dan mengapa bintang cenderung terbentuk dalam kelompok.

Para peneliti telah menggunakan STARFORGE untuk menemukan bahwa jet protostellar - aliran gas berkecepatan tinggi yang menyertai pembentukan bintang - memainkan peran penting dalam menentukan massa bintang. Dengan menghitung massa tepat bintang, para peneliti kemudian dapat menentukan kecerahan dan mekanisme internalnya serta membuat prediksi yang lebih baik tentang kematiannya.

Baru diterima oleh Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , salinan lanjutan dari naskah, merinci penelitian di balik model baru, muncul online hari ini. Makalah yang menyertai, menjelaskan bagaimana jet memengaruhi pembentukan bintang, diterbitkan dalam jurnal yang sama pada Februari 2021.

"Orang-orang telah mensimulasikan pembentukan bintang selama beberapa dekade sekarang, tetapi STARFORGE adalah lompatan kuantum dalam teknologi," kata Michael Grudi? Dari Northwestern, yang ikut memimpin pekerjaan tersebut. "Model lain hanya mampu mensimulasikan bagian kecil dari awan tempat bintang-bintang terbentuk - bukan seluruh awan dalam resolusi tinggi. Tanpa melihat gambaran besarnya, kami kehilangan banyak faktor yang mungkin mempengaruhi hasil bintang."

"Bagaimana bentuk bintang merupakan pertanyaan sentral dalam astrofisika," kata Claude-André Faucher-Giguère dari Northwestern, seorang penulis senior dalam studi tersebut. "Ini merupakan pertanyaan yang sangat menantang untuk dijelajahi karena berbagai proses fisik yang terlibat. Simulasi baru ini akan membantu kami secara langsung menjawab pertanyaan mendasar yang tidak dapat kami jawab secara pasti sebelumnya."

Grudi? adalah rekan postdoctoral di Northwestern's Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA). Faucher-Giguère adalah profesor fisika dan astronomi di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Weinberg Northwestern dan anggota CIERA. Grudi? memimpin pekerjaan bersama Dávid Guszejnov, seorang rekan postdoctoral di University of Texas di Austin.

Dari awal hingga akhir, pembentukan bintang membutuhkan waktu puluhan juta tahun. Jadi, meski para astronom mengamati langit malam untuk melihat sekilas prosesnya, mereka hanya dapat melihat cuplikan singkat.

"Saat kami mengamati pembentukan bintang di wilayah tertentu, yang kami lihat hanyalah situs pembentukan bintang yang membeku dalam waktu," Grudi? kata. "Bintang juga terbentuk di awan debu, jadi sebagian besar tersembunyi."

Agar astrofisikawan dapat melihat proses pembentukan bintang secara penuh dan dinamis, mereka harus mengandalkan simulasi. Untuk mengembangkan STARFORGE, tim memasukkan kode komputasi untuk berbagai fenomena dalam fisika, termasuk dinamika gas, medan magnet, gravitasi, pemanasan dan pendinginan, serta proses umpan balik bintang. Terkadang membutuhkan waktu tiga bulan penuh untuk menjalankan satu simulasi, model tersebut membutuhkan salah satu superkomputer terbesar di dunia, sebuah fasilitas yang didukung oleh National Science Foundation dan dioperasikan oleh Texas Advanced Computing Center.

Simulasi yang dihasilkan menunjukkan massa gas - puluhan hingga jutaan kali massa matahari - mengambang di galaksi. Saat awan gas berevolusi, ia membentuk struktur yang runtuh dan pecah berkeping-keping, yang akhirnya membentuk bintang individu. Begitu bintang-bintang terbentuk, mereka meluncurkan semburan gas keluar dari kedua kutub, menembus awan di sekitarnya. Prosesnya berakhir ketika tidak ada lagi gas yang tersisa untuk membentuk bintang lagi.

STARFORGE telah membantu tim menemukan wawasan baru yang penting tentang pembentukan bintang. Ketika para peneliti menjalankan simulasi tanpa memperhitungkan jet, bintang-bintang itu menjadi terlalu besar - 10 kali massa matahari. Setelah menambahkan jet ke simulasi, massa bintang menjadi jauh lebih realistis - kurang dari setengah massa Matahari.

"Jet mengganggu aliran gas ke arah bintang," Grudi? kata. "Mereka pada dasarnya meniup gas yang akan berakhir di bintang dan meningkatkan massanya. Orang-orang telah menduga hal ini mungkin terjadi, tetapi dengan mensimulasikan seluruh sistem, kami memiliki pemahaman yang kuat tentang cara kerjanya."

Selain memahami lebih banyak tentang bintang, Grudi? dan Faucher-Giguère percaya STARFORGE dapat membantu kita mempelajari lebih lanjut tentang alam semesta dan bahkan diri kita sendiri.

"Memahami pembentukan galaksi bergantung pada asumsi tentang pembentukan bintang," Grudi? kata. “Jika kita dapat memahami pembentukan bintang, maka kita dapat memahami pembentukan galaksi. Dan dengan memahami pembentukan galaksi, kita dapat lebih memahami tentang dari apa alam semesta terbuat. Memahami dari mana kita berasal dan bagaimana kita berada di alam semesta pada akhirnya bergantung pada memahami asal-usul bintang. "

"Mengetahui massa sebuah bintang memberi tahu kita kecerahannya serta jenis reaksi nuklir apa yang terjadi di dalamnya," kata Faucher-Giguère. "Dengan itu, kita bisa belajar lebih banyak tentang unsur-unsur yang disintesis dalam bintang, seperti karbon dan oksigen - unsur-unsur yang juga kita buat."

Powered By NagaNews.Net