Техніка

Вітряний день в чумацькому шляху

Турбулентність, тобто хаотичні зміни тиску і швидкості пилу, є однією з найбільших загадок класичної фізики. Відомо, що більша частина газу в галактиках є турбулентною, але механізми, які розвивають і підтримують цю турбулентність, все ще не вивчені. Хоча ми досі не знаємо всіх фізичних деталей турбулентності, було витрачено багато часу і зусиль на визначення статистики, яка може сказати нам, чи є газ турбулентним чи ні.

Іншими словами, ми знаємо, як виглядає турбулентність, навіть якщо не знаємо всіх деталей того, як вона працює. У цій новій роботі вчені досліджують, як Зоряні вітри від зоряних скупчень можуть викликати таку турбулентність.Зоряні вітри, особливо від масивних зірок, таких як зірки O або B, видувають бульбашки в навколишній холодний газ, виштовхуючи його назовні, залишаючи порожнечу.

Вони схожі на бульбашки, які ми спостерігаємо на Землі, створені повітрям, що потрапило в інше середовище. У разі бульбашок зоряного вітру “повітря” – це гарячий зоряний вітер. Коли в Зоряному скупченні присутні масивні зірки, їх краплі мають тенденцію перекриватися і утворювати «суперпузирьки».

Один з дивовижних прикладів цього-скупчення туманності Оріона. Автори статті провели моделювання, яке приблизно імітує Зоряний профіль скупчення туманності Оріона, і вони також виявили, що утворився великий суперпузир.У цих симуляціях наймасовіші зірки викидають гарячий газ, який з високою швидкістю заповнює суперпузир, і виштовхують його назовні в більш холодний газ.

Це розширення створює товсту середньотемпературну оболонку. Оскільки ця оболонка більш щільна, ніж центральний гарячий газ, вона може охолоджуватися швидше і залишатися набагато холодніше, ніж всередині суперпузирка. У процесі моделювання в гарячому газі всередині оболонки виникають турбулентні нестійкості.

Цікавий результат цього моделювання-різноманітність швидкостей, з якими рухається газ. Виявляється, оболонка міхура рухається зі швидкістю більше одного Маха у вигляді надзвукової ударної хвилі, яка проникає в навколишню речовину. Однак внутрішній газ майже повністю дозвуковий і схильний до сильних коливань швидкості по всьому міхуру.

Іншими словами, хоча вітри створюють надзвуковий удар, вони викликають дозвукову турбулентність всередині міхура.Щоб переконатися, що гарячий газ всередині міхура дійсно є турбулентним, автори вибрали статистику, відому як спектр потужності, яка дозволяє їм бачити, як енергія переходить від великого до малого масштабу при моделюванні. Типовий очікуваний спектр потужності для дозвукової турбулентності-це похилий статечний закон -5 / 3 (відомий як турбулентність Колмогорова).

Автори виявили, що з часом їх моделювання наблизилося до того, що вказує на те, що насправді Зоряні вітри в основному викликають дозвукову турбулентність.Це захоплююче відкриття, яке вказує на те, що зоряні скупчення можуть відігравати важливу роль у створенні та підтримці турбулентності в галактиках. Моделювання турбулентності має вирішальне значення для розуміння багатьох процесів еволюції галактик, таких як зіркоутворення.
Завдяки такому моделюванню астрономи можуть краще зрозуміти, чому газ в галактиках поводиться саме так і як він може створювати нові зірки, сонячні системи і навіть нас самих.Джерело: AAS

Related posts

Leave a Comment