Цифровой журнал «Компьютерра» 2013 № 29 (182) - [4]
Такая волокнистая структура, в общем-то, ожидаема. В последние годы популярна турбулентная модель звездообразования, согласно которой звёзды рождаются в местах столкновения турбулентных течений. В численных моделях турбулентных молекулярных облаков волокна образуются без проблем — правда, пока свойства (в том числе статистические) модельных протозвёзд в этих моделях не слишком сходятся с наблюдениями. В частности, реальный процесс ЗО очень неэффективен; в типичном молекулярном облаке в звёзды переходит от силы 5% массы, тогда как обычные турбулентные расчёты дают эффективность, измеряемую десятками процентов.
Чтобы решить эту проблему, в модели нужно вводить дополнительную физику. На докладах PPVI интересно было видеть, как в расчёты звездообразования постепенно возвращается магнитное поле. Оно доминировало в качестве дирижёра ЗО в моделях, существовавших до конца 1990-х годов, но потом его вытеснила турбулентность — до такой степени, что всего несколько лет назад широко принималась возможность полностью пренебрегать магнитным полем в областях ЗО. Ан нет, нельзя: магнитное поле всё-таки оказывается важным фактором подавления звездообразования, так что его необходимо учитывать, как бы это ни усложняло жизнь теоретикам.
Впрочем, это не самое страшное из необходимых усовершенствований численных моделей областей ЗО. Есть и более сложный фактор — feedback, обратная связь. Фрагментация вещества молекулярного облака приводит к появлению новых звёзд; энергетика этих звёзд начинает оказывать обратное влияние на эволюцию облака. Одним из элементов обратной связи, возможно, являются джеты — выбросы вещества из протозвёзд, точнее, из их окрестностей. Когда протозвезда ещё добирает на себя остатки протозвёздного вещества, его часть почему-то (вероятно, тут тоже не обходится без магнитного поля) не падает на протозвезду, а, наоборот, улетает от неё, фокусируясь в узкие струи, основание которых измеряется десятками астрономических единиц (если не меньше), а длина составляет иногда десятки тысяч астрономических единиц. Включить этот процесс в модель молекулярного облака очень сложно из-за громадной разницы пространственных масштабов.
Тем не менее учёт обратной связи стал важным новым трендом в моделях областей ЗО. Дело в том, что джеты выносят обратно в облако значительную кинетическую энергию, которая может, например, играть важную роль в поддержании турбулентности. Кроме того, энергию в облако возвращают и другие факторы — скажем, мощное излучение молодых звёзд и звёздный ветер. Их совокупным действием также объясняется низкая эффективность звездообразования: первые же родившиеся в облаке звёзды нагревают его и развеивают в окружающем пространстве.
Впрочем, энергетическое воздействие молодых звёзд необязательно препятствует ЗО; оно может и способствовать ему. Если, например, излучение массивной звезды сожмёт окружающее вещество до плотности выше критической, в этом веществе может начаться вторичное, стимулированное звездообразование. Правда, докладчик по этой теме (Джона Балли) был настроен скептически и сказал, что этот режим ЗО объясняет появление едва ли одной пятой всех рождающихся звёзд, по крайней мере в нашей Галактике.
Большие трудности и по сей день связаны с попытками описать и пронаблюдать сокровенный момент превращения газопылевого сгустка молекулярного облака в индивидуальную звезду. Здесь наблюдается интересная ситуация. Обилие планетных систем говорит о том, что образование звезды практически неминуемо сопровождается появлением околозвёздного диска. Так вот, оказывается, что добавление в модель ЗО магнитного поля подавляет не только образование «лишних» звёзд. Оно также мешает формироваться дискам. И что с этим делать, пока не ясно. Убираем магнитное поле — получаем слишком много звёзд. Добавляем магнитное поле — получаем слишком мало планет. Впрочем, нужно признать, что расчёты ЗО с необходимым уровнем физического наполнения находятся пока в самом начале пути.
Ещё один вопрос, который пока остаётся без внятного ответа, — это природа распределения звёзд по массам. Она оказывается удивительно универсальной: наблюдения старых и молодых звёзд в нашей Галактике, наблюдения звёзд в других галактиках — всё говорит о том, что рождающиеся звёзды всегда и везде распределены по массам примерно одинаково. Это очень странно — с учётом различий в химическом составе, в плотности газа, даже ещё и возможной двухэтапности… Как Природа умудряется в этих условиях по всей Вселенной изготавливать звёзды в одинаковых массовых пропорциях, пока не ясно.
Вначале я не совсем честно писал о конференции в прошедшем времени. На самом деле я пишу это, когда она ещё не завершилась. Колокол зовёт на новые доклады, так что про остальное напишу позже!
