science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Invloeden van kosmische straling op stervorming in sterrenstelsels

Een afbeelding van een melkwegstelsel dat face-on wordt gezien in een simulatie. Het toont de verdeling van gas over de melkweg (rood is een hogere dichtheid en blauw is een lagere dichtheid); de klonterigheid van het gas is duidelijk. Wanneer het transport van kosmische straling wordt onderdrukt, de simulaties laten zien dat deze klonterigheid wordt verminderd, op zijn beurt het verminderen van de stervormingsactiviteit. Astronomen die de invloeden van kosmische straling op stervorming modelleren, hebben hun simulaties met gammastraling gemotiveerd om het transport van kosmische straling te onderzoeken. Krediet:Semenov et al., 2021

Het op gang brengen van stervorming, en ook zijn uitdoving, wordt gereguleerd door jonge massieve sterren in sterrenstelsels die energie en momentum in het interstellaire medium injecteren. Feedback van de superzware zwarte gaten in de kernen van sterrenstelsels speelt een even belangrijke rol. Deze processen zorgen voor de enorme gasuitstroom die wordt waargenomen in sterrenstelsels, bijvoorbeeld. Er wordt echter actief gediscussieerd over de details, waaronder hoe ze werken en de relatieve rollen van de verschillende feedbackprocessen. Vooral kosmische straling wordt versneld bij sterke schokken gevormd door supernova-explosies en sterwinden (beide aspecten van stervorming), en genereren aanzienlijke druk in het interstellaire medium. Ze spelen een centrale rol bij het reguleren van de thermische balans in dichte moleculaire wolken waar de meeste sterren worden gevormd en kunnen een belangrijke rol spelen bij het reguleren van stervorming, drijvende galactische winden, en zelfs bij het bepalen van het karakter van het intergalactische medium. Astronomen geloven dat een belangrijke eigenschap die de invloed van kosmische straling beperkt, het vermogen is om zich voort te planten van de plaatsen waar ze worden geproduceerd in het interstellaire medium en buiten de schijf, maar de details zijn niet erg goed begrepen.

CfA-astronoom Vadim Semenov en twee medewerkers gebruikten computersimulaties om te onderzoeken hoe een dergelijke variatie in de voortplanting van kosmische straling de stervorming in sterrenstelsels kan beïnvloeden. gemotiveerd door recente waarnemingen van gammastraling door nabije bronnen van kosmische straling, waaronder sterclusters en supernovaresten. De waarnemingen onderzoeken de voortplanting van kosmische straling, omdat wordt aangenomen dat een aanzienlijk deel van de emissie van gammastraling wordt geproduceerd wanneer kosmische straling in wisselwerking staat met interstellair gas. De waargenomen gammastralingsfluxen suggereren dat de voortplanting van kosmische straling nabij dergelijke bronnen plaatselijk kan worden onderdrukt door een significante factor, tot meerdere ordes van grootte. Theoretische werken suggereren dat een dergelijke onderdrukking het gevolg kan zijn van niet-lineaire interacties van kosmische straling met magnetische velden en turbulentie.

De wetenschappers gebruikten de simulaties om de effecten te onderzoeken van het onderdrukken van het transport van kosmische straling in de buurt van de bronnen. Ze ontdekken dat onderdrukking een lokale drukopbouw veroorzaakt en sterke drukgradiënten produceert die de vorming van de enorme klonten moleculair gas die nieuwe sterren vormen, voorkomen. het kwalitatief veranderen van de wereldwijde verdeling van stervorming, vooral in massieve, gasrijke sterrenstelsels die gevoelig zijn voor klontervorming. Ze concluderen dat dit kosmische stralingseffect de ontwikkeling van de structuur van de schijf van de melkweg regelt en een belangrijke aanvulling is op de andere processen die actief zijn bij het vormgeven van de melkweg.