Специалисты по гидродинамике из университета Калифорнии в Беркли предложили теоретическое объяснение процесса формирования новых звезд. Исследователям удалось смоделировать процессы, которые приводят к разрушению стабильного протопланетного диска и к переносу вещества из него на поверхность растущей звезды. Подробности со ссылкой на статью физиков в журнале Physical Review Letters приводит официальный сайт университета.
Ученые смоделировали поведение протопланетного диска, плоского облака из газа и пыли вокруг будущей звезды. Такие диски ранее рассматривались астрофизиками как мертвые зоны, так как расчеты предсказывали высокую стабильность газопылевых облаков и фактически исключали падение вещества на сформированное в его центре шаровое облако. Без притока новой материи облако не могло набрать достаточную для начала термоядерных реакций массу. Поэтому, как сообщают исследователи, существующие модели отчасти противоречили реальным данным. Кроме того, в них не учитывалось зафиксированное астрономами распределение плотности диска по радиусу, которое на практике оказалось далеко не равномерным.
В новой модели физики распределили массу не равномерно, а в соответствии с реальным данными. Компьютерное моделирование показало, что при таких условиях дисковидное облако перестает быть стабильным и в нем появляются вихри. Так как эти объемные вихри возникали внутри ранее считавшейся «мертвой» зоны, ученые назвали их «вихрями-зомби». «Зомби» сами провоцируют появление более плотных участков, а это приводит к появлению новых вихрей. Расчеты показали, что все газопылевое облако в результате утрачивает стабильность и коллапсирует, предоставляя будущей звезде недостающую массу. Кроме того, нестабильности в протопланетном диске могут приводить к формированию тех неоднородностей, из которых затем сформируются и планеты, обращающиеся вокруг звезды.
Ученые подчеркивают, что аналогичный процесс рождения вихрей в среде с неравномерным распределением плотности можно наблюдать не только в протопланетных дисках, но и в атмосфере планет, включая Землю и Юпитер. В настоящее время астрономам известно множество протопланетных дисков, выявленных при помощи как оптических, так и инфракрасных телескопов. Исследователям известно, что процесс коллапса диска занимает несколько сотен тысяч лет, хотя отдельные протопланетные диски имеют намного больший, вплоть до 25 миллионов лет, возраст.