科学家实现有史以来最详细的恒星诞生模拟

巨星分子云形成恒星的模拟。图片来源：STARFORGE

近日，美国卡耐基天文台进行的迄今为止对巨型分子云(GMCs)最详细的模拟表明，人们可能需要重新思考恒星如何在这些巨大的宇宙物体中形成。相关研究结果发表于预印本网站arXiv。

GMCs，有时被称为恒星摇篮，主要包含氢分子。它们的质量至少是太阳的1万倍，直径约为15至650光年。在云中，氢分子可以聚集在一起，当这些团块达到一定密度时，恒星就可以形成。

虽然恒星形成的基本过程已经很清楚了，但仍有许多未知之处。美国卡耐基天文台Mike Grudi团队通过进行迄今为止最先进的巨型分子云模拟，对谜团有了更多的了解。

在STARFORGE项目的研究基础上，Grudi团队首次开发了GMC模拟，该模拟包含了所有主要的物理反馈机制，如恒星风、磁场和重力。模拟从一个云开始，这个云的初始质量是太阳的2万倍，直径为65光年。

Grudi表示：“我们选择它作为今天太阳附近恒星形成的代表，也是我们银河系的邻居，这可能代表了太阳本身在我们的星系中是如何形成的。”

随着模拟过程的进行，更亮、更大质量的恒星形成了，这些恒星会发出辐射和恒星风，横扫GMC。该团队让这个模拟运行了大约900万年，在由云团形成的第一批恒星中，有一颗恒星发生超新星爆炸后不久，该模拟就结束了。在这段时间里，大约有1000颗恒星形成。

“我们看到的令人惊喜的是，恒星可能需要很长时间才能形成。”Grudi说。

研究小组发现，对于质量比太阳大10倍以上的大质量恒星来说，它们的形成可能需要300万年，平均大约100万年，这比通常所说的时间要长一个数量级。

Grudi希望这个模拟能够比以前更详细地揭示恒星的演化过程。例如，这个模型可以用来追溯一颗恒星的时间，看看它的质量最初来自哪里。研究人员表示，通过调整约束条件，他们还可以建立一个更精确的图像，说明哪些物理机制在恒星形成中最重要。

“恒星的形成是复杂的。”Grudi指出，这涉及到许多不同的过程共同作用，必须把所有不同的成分放在一起，才能得到一个真实的结果。”