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Ha nacido una estrella: los científicos crean simulaciones realistas

Las estrellas, esos puntos brillantes de luz en el cielo, han fascinado a los humanos desde que las miramos por primera vez con imaginación. Desde fogatas encendidas por dioses distantes hasta esferas turbulentas de energía nuclear, nuestra comprensión de estos cuerpos estelares ha recorrido un largo camino. Las estrellas juegan un papel fundamental en nuestra comprensión actual del universo. Tienen tal importancia que algunos astrónomos se refieren a ella como la edad estelar.

Comprender las estrellas y su formación ha ayudado a los astrónomos a comprender mejor el universo y los procesos que lo componen. Ahora, para comprender mejor el primer paso en el viaje de la estrella, un equipo multiinstitucional de astrofísicos se propuso modelar, con detalles innovadores, una nube de gas a medida que colapsa y genera estrellas.

Cariñosamente conocido como STARFORGE (Formación de estrellas en entornos gaseosos) Este laboratorio hipotético permite a los astrofísicos simular una nube de gas completa por primera vez, lo que brinda a los científicos una comprensión más precisa de las nebulosas de formación de estrellas. STARFORGE es capaz de simular una nube de decenas a millones de veces la masa del Sol, haciéndola 100 veces más fuerte que las simulaciones anteriores. En el pasado, los científicos tenían que simular un pequeño rincón de la nebulosa de formación de estrellas, pero la fuerza de STARFORGE les da a los científicos una imagen mucho más amplia.

Además, STARFORGE puede modelar cómo los vientos solares, los chorros de radiación y las ondas de choque de las supernovas afectan el colapso de la nube de gas y el desarrollo de las estrellas recién nacidas en su interior. Las simulaciones anteriores podrían modelar algunas, pero no todas, estas interacciones físicas, mientras que STARFORGE puede modelarlas al mismo tiempo.

STARFORGE también tiene una precisión muy alta, ya que es capaz de simular los detalles de unas pocas docenas de unidades astronómicas (AU), lo que permite a los investigadores obtener una mejor visión al estudiar la formación de estrellas en lo que se refiere a varias interacciones sutiles y complejas entre la formación de estrellas estelares. cuerpos y reacciones ambientales más grandes. Los investigadores esperan que STARFORGE ayude a responder algunas preguntas sobre las estrellas, como “¿Por qué las estrellas se forman en grupos?”, “¿Cómo se unen estos cúmulos?”, “¿Por qué las estrellas se forman en grupos y cómo se unen estos cúmulos?” Y “Por qué ¿Las estrellas tienen masas que las posees? ”

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El tamaño lo es todo si eres una superestrella

Uno de los detalles más importantes que debe saber sobre una estrella es su tamaño. La masa de una estrella determinará el tipo de estrella, su ciclo de vida, los tipos de sistemas solares que pueden formarse a su alrededor y los tipos de influencia que tiene en el vecindario de la galaxia. Las estrellas tardan decenas de millones de años en formarse y, a menudo, quedan oscurecidas por el polvo, por lo que fue difícil para los astrofísicos comprender este período crítico en la vida de una estrella. Cuando observamos las nebulosas formadoras de estrellas, básicamente obtenemos una instantánea del proceso congelado casi en el tiempo. Las simulaciones y su capacidad para condensar el tiempo en una medida útil para los astrofísicos proporcionan información útil sobre este mundo volátil. Podemos comparar el resultado de nuestras simulaciones con múltiples cúmulos de estrellas y nebulosas formadoras de estrellas para ver si las simulaciones coinciden con nuestra realidad.

“La gente ha estado simulando la formación de estrellas durante dos décadas, pero STARFORGE representa un salto cuántico en tecnología”, dice el co-líder del proyecto Michael Grudi de la Universidad Northwestern. Dijo en un comunicado. Otros modelos solo pudieron simular un pequeño parche de nube donde se están formando las estrellas, no toda la nube con alta precisión. Sin ver el panorama general, pasamos por alto muchos factores que pueden afectar el resultado de la estrella “.

STARFORGE incluye código computacional de muchas interacciones físicas diferentes, incluida la dinámica de los gases, los efectos gravitacionales, los campos magnéticos, los cambios de temperatura y las influencias externas del entorno estelar. Toda esta informática requería una gran potencia informática, por lo que el equipo se convirtió en una de las supercomputadoras más poderosas del mundo, dirigida por el Centro de Computación Avanzada de Texas y con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias. Incluso con la ayuda de una supercomputadora, a veces puede llevar tres meses ejecutar un solo simulador; Pero esto es mejor que esperar diez millones de años.

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Una de las principales cuestiones que los investigadores esperan estudiar es la función de masa primaria (IMF). Esta es simplemente una función matemática que predice la distribución de masa inicial después de un ciclo de formación de estrellas. Al modelar una constelación de estrellas, puede comenzar a hacer predicciones sobre lo que puede esperar ver a medida que las estrellas envejecen. La IMF es uno de los factores más importantes que los astrónomos pueden utilizar al estudiar una gran cantidad de estrellas. El Fondo Monetario Internacional determina el color, el ciclo de vida y el brillo de una estrella. El Fondo Monetario Internacional también ayuda a los astrónomos a estimar cuántos objetos pequeños no estelares existen, qué tan rica es químicamente la galaxia y cuántas estrellas de la galaxia se están transformando en supernovas. Algunos eruditos Creemos que existe el Fondo Monetario Internacional a nivel mundial, pero algunos son más escépticos Creemos que el Fondo Monetario Internacional es más sensible a las diferencias regionales.

Aeronaves: ¿sí o no?

Captura de pantalla de la simulación STARFORGE. Un núcleo de gas en rotación colapsa, formando una estrella central que lanza chorros dipolos a lo largo de sus polos mientras se alimentan del gas del disco circundante. Los chorros empujan el gas lejos del núcleo, lo que limita la cantidad en la que la estrella puede eventualmente congregarse. Fuente: Northwestern University / Utah Austin

STARFORGE realmente está ayudando a los investigadores a superar los límites de lo que sabemos. Cuando los investigadores realizaron las simulaciones sin contar los chorros solares, las estrellas resultantes eran mucho más grandes en promedio, produciendo estrellas de más de 10 veces la masa del sol. Cuando estos poderosos chorros se incluyeron en la simulación, las estrellas resultantes eran más realistas, produciendo estrellas en promedio aproximadamente la mitad de la masa del Sol.

“Los chorros interrumpen el flujo de gas hacia la estrella. Básicamente, expulsa el gas que terminaría en la estrella y aumentaría su masa. La gente sospecha que esto podría suceder, pero al simular todo el sistema, tenemos una sólida comprensión de cómo funciona “, dijo Groditch. “Si podemos comprender la formación de las estrellas, entonces podemos comprender la formación de las galaxias. Al comprender la formación de las galaxias, podemos comprender más sobre de qué está hecho el universo. Comprender de dónde venimos y cómo caemos en el universo depende en última instancia de la comprensión de los orígenes de las estrellas “.

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Los astrofísicos continuarán explorando la naturaleza de las estrellas. Aunque hay mucha información que hemos aprendido sobre las estrellas en el siglo pasado, todavía queda mucho misterio. En esta era del universo, las estrellas son los principales pintores que dan textura y energía a nuestras galaxias. Continuaremos nuestra marcha hacia adelante para comprender mejor nuestro mundo y esperamos que STARFORGE sea una herramienta que usemos para hacer realidad este sueño.