Três cientistas do Niels Bohr Institute (NBI), Universidade de Copenhague, realizaram extensas simulações de computador relacionadas à formação de estrelas. Eles concluem que os modelos idealizados atuais estão faltando quando se trata de descrever detalhes no processo de formação de estrelas. "Esperançosamente, nossos resultados também podem ajudar a lançar mais luz sobre a formação de planetas, "diz Michael Küffmeier, astrofísico e chefe da equipe de pesquisa.

Para explicar os fundamentos da formação de estrelas, pode-se usar modelos simples - formas geométricas simples que são fáceis de entender e relacionar.

Mas mesmo assim - mesmo quando esses modelos simples podem explicar os princípios básicos em funcionamento, eles ainda podem estar faltando quando se trata de detalhes quantitativos - que é exatamente o que três pesquisadores do Center for Star and Planet Formation do NBI demonstraram em um artigo científico recém-publicado no The Astrophysical Journal .

Os cientistas realizaram simulações de computador da formação de centenas de estrelas, das quais nove estrelas cuidadosamente selecionadas, representando várias regiões no espaço, foram escolhidos para uma modelagem mais detalhada, explica o astrofísico Michael Küffmeier, chefe do projeto - que também é parte importante de seu doutorado. dissertação.

Küffmeier planejou e executou a pesquisa em cooperação com os colegas do NBI, professor Åke Nordlund e conferencista sênior Troels Haugbølle - e as simulações mostram que a formação de estrelas é de fato fortemente influenciada pelas condições ambientais locais no espaço, diz Küffmeier:"Essas condições, por exemplo, controlam o tamanho dos discos protoplanetários, e a velocidade com que ocorrem as formações estelares - e nenhum estudo científico jamais mostrou isso antes. "

Computadores trabalhando 24 horas por dia

De acordo com o modelo clássico, uma estrela é formada quando um núcleo pré-estelar - uma acumulação arredondada contendo aproximadamente 99 por cento de gás e 1 por cento de poeira - colapsa devido ao "excesso de peso". uma estrela é formada no centro do colapso - seguida, como resultado do momento angular, pela formação de um disco de gás e poeira girando em torno da estrela ..

"Este é o disco protoplanetário da estrela, e pensa-se que os planetas são formados em tais discos - o planeta Terra não sendo exceção, "diz Michael Küffmeier.

Mas como os pesquisadores do NBI conseguiram detalhar esse modelo? A resposta está intimamente ligada às simulações de computador de última geração:você alimenta alguns dos computadores mais potentes disponíveis com uma "carga" quase insondável de informações - e os deixa trabalhar 24 horas por dia durante meses. E então, Michael Küffmeier diz, você pode ter a sorte de ser capaz de testar até mesmo conceitos estabelecidos:

"Começamos estudando a etapa anterior aos núcleos pré-estelares. E quando você tentar isso por meio de simulações de computador, você inevitavelmente terá que lidar com Nuvens Moleculares Gigantes - que são regiões no espaço densas com gás e poeira; regiões, onde ocorre a formação de estrelas. "

Uma nuvem muito volumosa

Uma nuvem molecular gigante é chamada de 'gigante' por uma razão - basta pegar a nuvem molecular gigante que os três pesquisadores do NBI estudaram. Se você olhar atentamente para esta nuvem - e por razões computacionais, decidir examiná-la 'comprimindo-a' em um modelo cúbico, que é o que os pesquisadores fizeram - você acaba com um cubo medindo 8 milhões de vezes a distância entre o Sol e a Terra em todos os lados. E se você fizer essa multiplicação, o resultado final será mais números do que a maioria dos cérebros pode compreender, mesmo vagamente, já que a distância do Sol à Terra é de 150 milhões de quilômetros.

Os pesquisadores do NBI observaram de perto nove estrelas diferentes nesta nuvem molecular gigante - "e em cada caso, reunimos novos conhecimentos sobre a formação desta estrela em particular, "diz Michael Küffmeier:

Formação de estrelas em uma nuvem molecular gigante. Os pequenos pontos brancos representam estrelas na simulação de computador.

"Já que trabalhamos em diferentes regiões de uma nuvem molecular gigante, os resultados das estrelas examinadas revelaram diferenças em, e. formação e tamanho do disco que podem ser atribuídos à influência exercida pelas condições ambientais locais. Nesse sentido, fomos além da compreensão clássica da formação de estrelas. "

A equipe do NBI teve acesso a supercomputadores - um grande número de computadores únicos conectados em redes - alguns em Paris, e alguns em Copenhagen no H.C. Instituto Ørsted da Universidade de Copenhagen. E as máquinas realmente funcionaram, diz o conferencista sênior Troels Haugbølle, um dos co-autores de Michael Küffmeiers:

"Esses cálculos foram tão extensos que, se você imaginar que as simulações que descrevem a formação de apenas uma das estrelas seriam realizadas em um único computador portátil, a máquina teria de funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, durante quase 200 anos. "

Apoiado por observações

Com base nas simulações de computador, os três cientistas do NBI estudaram em particular a influência dos campos magnéticos e da turbulência - fatores que desempenham papéis importantes na formação estelar. Isso pode, adiciona Michael Küffmeier, ser uma das razões pelas quais os discos protoplanetários são relativamente pequenos em algumas regiões de uma nuvem molecular gigante:

"Podemos ver a importância do ambiente para o processo de formação de estrelas. Assim, começamos o caminho para tornar realistas, modelos quantitativos da formação de estrelas e planeta, e continuaremos nos aprofundando nisso. Uma das coisas que gostaríamos de examinar tem a ver com o destino da poeira nos discos protoplanetários - queremos saber como a poeira e o gás são separados, permitindo que os planetas finais se formem. "

Os cientistas do NBI estão satisfeitos que suas simulações de computador parecem ser apoiadas por observações de telescópio, do espaço e do solo - entre estes, observações realizadas pelo poderoso telescópio ALMA no norte do Chile, diz Michael Küffmeier:"Estas são observações que corroboram qualitativamente nossas simulações."

O fato de que as observações do telescópio "corroboram qualitativamente" as simulações de computador do NBI significa que os dois conjuntos de dados não colidem ou contradizem de forma significativa, explica Michael Küffmeier:"Nada derivado das observações do telescópio contradiz nossa hipótese principal:que a formação de estrelas é uma consequência direta de processos que acontecem em escalas maiores."

Os cientistas esperam que suas simulações de computador continuadas contribuam para uma melhor compreensão da formação do planeta - combinando o conhecimento obtido a partir das simulações do NBI com observações realizadas pelo ALMA, bem como o extremamente avançado Telescópio Espacial James Webb programado para lançamento em outubro de 2018.

"O Telescópio Espacial James Webb será capaz de nos fornecer informações sobre a atmosfera ao redor dos exoplanetas - planetas fora de nosso sistema solar orbitando uma estrela, "diz Michael Küffmeier:" Este, também, nos ajudará a compreender melhor a origem dos planetas. "