Een wiskundige van MSU heeft samen met een Russische collega de vorming van filamenten (draadachtige materieconglomeraten) gemodelleerd na de botsing van een schokgolf met moleculaire wolken in de interstellaire ruimte. Het werk zal de wetenschappers helpen de geboorte van sterren en sterrenstelsels beter te begrijpen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Computers en vloeistoffen tijdschrift.

De auteurs beschouwden de situatie van een schokgolf van een supernova-explosie die moleculaire wolken bereikt - conglomeraten van interstellaire materie met een hoge dichtheid. Gigantische moleculaire wolken staan ​​ook bekend als "sterrenwiegjes, " als daar nieuwe sterren worden gevormd. Een schokgolf beweegt met supersonische snelheid en verandert de structuur van de wolk, het vormen van gebieden met hoge en lage dichtheid en draadachtige structuren die filamenten worden genoemd. Samen met dit, de botsing zet materiestromen in beweging en buigt hun banen, veroorzaakt wervelingen aan de buitengrenzen van de wolk. Dit fenomeen staat bekend als de Richtmyer-Meshkov-instabiliteit. Het modelleren van dergelijke botsingen is ingewikkeld, omdat er meerdere complexe processen tegelijkertijd plaatsvinden.

De wetenschappers stelden een model voor dat de vorming van een materiewerveling en filamenten beschrijft na het passeren van de schokgolf. Ze hebben de invloed van dichtheidsverdeling langs de straal en de vormen van de wolken op het proces van interactie tussen een schokgolf en moleculaire wolken overwogen, evenals het ontstaan ​​en de herverdeling van materiestromen, vormgeven van filamenten, en, als resultaat, vorming van gebieden met een hoge dichtheid.

"Er is een 3D rekenprogramma ontwikkeld, verfijnd, en getest om de interactieprocessen in moleculaire wolken wiskundig te modelleren tijdens botsingen en mogelijke vorming van nieuwe sterren en stersystemen, " legde Boris Rybakin uit, Hoogleraar Faculteit Mechanica en Wiskunde, MSU.

Het model bestaat uit meer dan 4 miljard rekenknooppunten. Om de verwerkingstijd voor zulke enorme hoeveelheden gegevens te verkorten, de wetenschappers gebruikten parallelle berekeningen, tegelijkertijd onafhankelijk werken met verschillende groepen gegevens.

De modellering toonde aan dat de vorming van filamenten en onregelmatigheden in de dichtheidsverdeling voornamelijk afhing van de compressie van de materie van de wolk onder de impact van de schokgolf. Het hielp ook bij het identificeren van drie fasen van een botsing. In de eerste fase, wervelstructuren gevormd achter het golffront; in de tweede fase, zodra de schokgolf zich verspreidt, Richtmyer-Meshkov instabiliteit vormen, en de stromen van materie aan de grenzen van de wolk versnellen. In de laatste fase, de filamenten komen voor in gebieden met een hoge dichtheid, en zeer dichte protosterren worden gevormd.

De auteurs van het artikel zijn van mening dat verder gebruik en verbetering van het model kan helpen begrijpen hoe sterren en sterrenstelsels worden geboren in dichte gebieden van moleculaire wolken. "Recent verkregen gegevens laten zien dat het proces van stervorming in onze melkweg vertraagt. Er worden slechts enkele sterren per jaar geboren, terwijl de zaak genoeg is voor enkele honderden. Aan de andere kant, in enkele van de recent ontdekte sterrenstelsels, dit proces is zeer intens, ', voegde Boris Rybakin eraan toe.

Het onderzoek is uitgevoerd samen met een collega van de Tver State Technical University.