Российские исследователи выяснили причину разрушения молекулярных облаков, из которых могли бы родиться звезды.

Пространство между звездами в галактиках заполняет разреженное вещество, состоящее из газа и пыли, которое называется межзвездной средой. Оно составляет 10-15% от общей массы галактик. Из него образуются звезды и в него же превращаются после своей гибели.

В межзвездной среде по разным причинам существуют области, в которых вещество имеет большую плотность. Они получили название молекулярные облака. Их сжатие – один из важных механизмов формирования звезд и планетных систем. Однако звезд рождается значительно меньше, чем следует из количества таких облаков. Существующие в нашей Галактике молекулярные облака должны были бы приводить к образованию нескольких десятков новых звезд в год. Но образуется только пять – семь.

Основной причиной такого дисбаланса может быть разрушение молекулярных облаков под воздействием ударной волны большой интенсивности. Группа российских астрономов из МГУ имени М.В.Ломоносова, НИИ Системных исследований РАН и Института космических исследований РАН подтвердила эту гипотезу численным моделированием. Статья с результатами работы опубликована в последнем номере  журнала Acta Astronautica.

Ударные волны, распространяющиеся в межзвездной среде, образуются в результате различных астрофизических процессов, таких, как столкновения молекулярных облаков, взрывы сверхновых звезд, джеты.

Джетами называют мощные струи плазмы со скоростями, близкими к скорости света, которые формируются вблизи центра активных галактик, в частности, радиогалактик, и квазаров. Происхождение джетов связывают с взаимодействием вещества с черной дырой или нейтронной звездой. Их длина может достигать нескольких тысяч, а то и сотни тысяч световых лет. 

Для проведения расчетов исследователи разработали и протестировали компьютерную программу на базе методов математического моделирования газодинамических процессов. Поскольку детальное моделирование динамических процессов в трехмерной постановке требует значительных вычислительных ресурсов, они разработали специальные параллельные алгоритмы, предназначенные для работы на многопроцессорных ЭВМ и графических ускорителях.

Как показало проведенное моделирование, набегающая ударная волна большой интенсивности уносит часть вещества молекулярного облака, приводит к образованию в нем сложной волновой и вихревой структуры. Облако в результате эволюции расширяется, деформируется и фрагментируется.

Авторы работы отмечают, что  созданный программный комплекс можно использовать и при проведении математического моделирования других процессов, например, для моделирования движения гиперзвуковых самолетов.