Een nieuw model beschrijft hoe de omstandigheden in de gigantische moleculaire wolken waar stervorming plaatsvindt, de overeenkomsten en subtiele verschillen veroorzaken die worden waargenomen in de eigenschappen van zustersterren. Sterren worden niet geïsoleerd geboren, maar eerder in groepen die door zwaartekracht met elkaar verbonden zijn in sterrenhopen. Sterren die op deze manier ontstaan, blijken vaak vergelijkbare eigenschappen te hebben, zoals leeftijd, chemische samenstelling en massa. Astronomen hebben echter ook enkele kleine maar significante verschillen tussen deze zustersterren opgemerkt.

"De vraag is:welk fysiek proces kan tegelijkertijd zowel de overeenkomsten als de verschillen tussen sterren binnen dezelfde cluster voortbrengen?", zegt hoofdauteur Dr. Jinjin Li van het Kavli Instituut voor de Fysica en Wiskunde van het Heelal (Kavli IPMU) en de Universiteit van Tokio, Japan.

In het artikel gepubliceerd in de Astrophysical Journal stelt Dr. Li een nieuw model voor dat de waargenomen eigenschappen van zustersterren verklaart door rekening te houden met de interne dynamiek en de chaotische aard van de moleculaire wolken waarin sterren worden gevormd.

Het model beschrijft hoe het gas in de moleculaire wolk een reeks fragmentaties ondergaat, wat leidt tot de vorming van meerdere dichte kernen en uiteindelijk tot de geboorte van individuele sterren. Verschillende regio's in de wolk kunnen verschillende fysieke omstandigheden ervaren, zoals dichtheid, temperatuur en chemische samenstelling, die variaties in de resulterende sterren veroorzaken.

De zwaarste ster in een cluster heeft bijvoorbeeld de neiging zich in de dichtste kern van de wolk te vormen, en wordt doorgaans omringd door kleinere sterren die in minder dichte gebieden zijn gevormd. Deze verdeling kan worden gereproduceerd door de zeer dynamische processen te simuleren die plaatsvinden in moleculaire wolken, zoals supersonische turbulente bewegingen, instroom, uitstroom en fragmentatie.

Het model reproduceert met succes een reeks observatieresultaten, waaronder de verdeling van de stermassa's, de verhouding van sterren met een lage massa en de frequentie van dubbelstersystemen. Het verklaart ook bepaalde eigenaardigheden in de waargenomen initiële massafunctie (IMF) – de verdeling van de stellaire massa’s voor een bepaalde cluster – en biedt inzicht in waarom sommige massieve sterren in een cluster lagere metalliciteiten (grotere hoeveelheid primordiaal helium) hebben dan verwacht.

"Onze studie benadrukt de rol van de cloudomgeving en de chaotische processen tijdens de evolutie van de cloud bij het vormgeven van de eigenschappen van stellaire clusters", aldus Dr. Li. "Dit werk biedt een uitgebreider inzicht in de complexe wisselwerking tussen de interne dynamiek van moleculaire wolken en de opkomst van sterpopulaties in het universum."