Clusters van sterren over de uitgestrekte gebieden van tijd en ruimte van het hele universum werden allemaal op dezelfde manier gecreëerd, hebben onderzoekers van de McMaster University vastgesteld.

Onderzoekers Corey Howard, Ralph Pudritz en William Harris, auteurs van een paper gepubliceerd op 25 juni in het tijdschrift Natuurastronomie , gebruikte zeer geavanceerde computersimulaties om na te bootsen wat er gebeurt in gigantische wolken van geconcentreerde gassen waarvan bekend is dat ze aanleiding geven tot clusters van sterren die aan elkaar zijn gebonden door de zwaartekracht.

Pudritz en Harris, beide hoogleraren natuur- en sterrenkunde aan McMaster, waren Howard's Ph.D. scriptiebegeleiders en begeleidde zijn onderzoek. Howard voltooide onlangs een postdoctoraal onderzoek aan de universiteit.

De ultramoderne simulaties volgen een wolk van interstellair gas met een diameter van 500 lichtjaar, het projecteren van een evolutie van 5 miljoen jaar door turbulentie, zwaartekracht en feedback van intense stralingsdruk geproduceerd door massieve sterren in clusters die zich vormen.

Het onderzoek laat zien hoe die krachten dichte filamenten creëren die gas leiden naar wat uiteindelijk superheldere clusters van sterren worden die kunnen versmelten met andere clusters om enorme bolvormige sterrenhopen te vormen.

"De meeste sterren in sterrenstelsels vormen zich als leden van sterclusters in dichte moleculaire wolken, dus een van de meest fundamentele vragen in de astronomie is hoe clusters die variëren van honderden tot miljoenen sterren vormen onder een grote verscheidenheid aan omstandigheden, " zegt Pudritz. "Onze simulaties zijn zorgvuldig ontworpen om te bepalen of dit een universeel proces is of niet."

De auteurs programmeerden gegevens voor variabelen als gasdruk, ruimteturbulentie en stralingskracht in hun simulatie en laat het draaien met behulp van middelen zoals SciNet, Canada's grootste supercomputercentrum.

Na een maand, het programma bleek sterclusters identiek aan die waarvan bekend is dat ze bestaan, waaruit blijkt dat de onderzoekers erin waren geslaagd om de vorming van sterrenhopen te reverse-engineeren, een grote stap zetten om hun vorming te begrijpen, die al lang onderwerp van discussie is onder astrofysici.

"Ons werk laat zien dat, gegeven een voldoende grote verzameling gas, een massieve sterrenhoop is het natuurlijke resultaat, Howard zegt. "Omdat massieve sterrenhopen de omstandigheden van de sterrenstelsels waarin ze zich vormen, volgen, we kunnen deze kennis misschien ook gebruiken om de omstandigheden in het verre heelal te reverse-engineeren."

Velen hadden eerder betoogd dat clusters van verschillende groottes en leeftijden zich anders hadden gevormd, de auteurs zeiden, maar het nieuwe onderzoek laat zien dat ze allemaal op dezelfde manier worden gevormd.

De simulaties laten zien dat de uitkomst afhangt van het initiële gasreservoir, dat zal, na turbulentie, zwaartekracht en feedback hebben hun werk gedaan, in de loop van een paar miljoen jaar clusters van sterren van verschillende groottes creëren.

"Dit is de eerste overtuigende manier om de vorming van sterrenhopen te modelleren, Harris zegt. "Het is van toepassing op alle massaschalen - kleine clusters en grote - en het zou op elk bepaald moment in de geschiedenis van het universum moeten werken, in een bepaald sterrenstelsel."

Dergelijke simulaties zouden zelfs 10 jaar geleden ondenkbaar zijn geweest, zeggen de auteurs. Het succes van dit project, ze zeggen, suggereert dat soortgelijk onderzoek naar andere complexe problemen, zoals de vorming van hele sterrenstelsels tot aan de geboorte van specifieke individuele sterren, binnenkort binnen handbereik.