Perjalanan kosmik menuju pembentukan bintang dan planet – Sains Terkini

Gas molekuler dalam galaksi diatur ke dalam hierarki struktur. Materi molekuler dalam awan gas molekul raksasa bergerak di sepanjang jaringan jalur gas filamen yang rumit menuju pusat gas dan debu yang padat di mana ia dikompresi menjadi bintang dan planet, seperti jutaan orang yang bepergian ke kota untuk bekerja di seluruh dunia.

Untuk lebih memahami proses ini, tim astronom yang dipimpin oleh Jonathan Henshaw dari Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) telah mengukur gerakan gas yang mengalir dari skala galaksi ke skala gumpalan gas tempat bintang-bintang terbentuk. Hasil mereka menunjukkan bahwa gas yang mengalir melalui setiap skala saling berhubungan secara dinamis: sementara pembentukan bintang dan planet terjadi pada skala terkecil, proses ini dikendalikan oleh kaskade aliran materi yang dimulai pada skala galaksi. Hasil ini dipublikasikan hari ini di jurnal ilmiah Astronomi Alam.


Gas molekuler dalam galaksi digerakkan oleh mekanisme fisik seperti rotasi galaksi, ledakan supernova, medan magnet, turbulensi, dan gravitasi, yang membentuk struktur gas. Memahami bagaimana gerakan-gerakan ini secara langsung memengaruhi pembentukan bintang dan planet adalah sulit, karena memerlukan gerakan gas kuantifikasi dalam skala besar dalam skala spasial, dan kemudian mengaitkan gerakan ini dengan struktur fisik yang kita amati. Fasilitas astrofisika modern sekarang secara rutin memetakan area langit yang luas, dengan beberapa peta berisi jutaan piksel, masing-masing dengan ratusan hingga ribuan pengukuran kecepatan independen. Akibatnya, mengukur gerakan ini menjadi tantangan secara ilmiah dan teknologi.

Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Jonathan Henshaw di MPIA di Heidelberg berangkat untuk mengukur gerakan gas di berbagai lingkungan yang berbeda menggunakan pengamatan gas di Bima Sakti dan galaksi terdekat. Mereka mendeteksi gerakan ini dengan mengukur perubahan nyata dalam frekuensi cahaya yang dipancarkan oleh molekul yang disebabkan oleh gerakan relatif antara sumber cahaya dan pengamat; fenomena yang dikenal sebagai efek Doppler. Dengan menerapkan perangkat lunak baru yang dirancang oleh Henshaw dan Ph.D. Mahasiswa Manuel Riener (rekan penulis di atas kertas; juga di MPIA), tim tersebut mampu menganalisis jutaan pengukuran. "Metode ini memungkinkan kami untuk memvisualisasikan medium antarbintang dengan cara baru," kata Henshaw.

Para peneliti menemukan bahwa gerakan gas molekuler dingin tampak berfluktuasi dalam kecepatan, mengingatkan pada munculnya gelombang di permukaan laut. Fluktuasi ini mewakili gerakan gas. "Fluktuasinya sendiri tidak terlalu mengejutkan, kami tahu bahwa gas sedang bergerak," kata Henshaw. Steve Longmore, salah satu penulis makalah, yang berbasis di Liverpool John Moores University, menambahkan, "Yang mengejutkan kami adalah betapa miripnya struktur kecepatan dari berbagai wilayah yang berbeda ini. Tidak masalah jika kami melihat seluruh galaksi atau awan individu di dalam galaksi kita sendiri, strukturnya kurang lebih sama. "

Untuk lebih memahami sifat aliran gas, tim memilih beberapa wilayah untuk pemeriksaan lebih dekat, menggunakan teknik statistik lanjutan untuk mencari perbedaan antara fluktuasi. Dengan menggabungkan berbagai pengukuran yang berbeda, para peneliti dapat menentukan bagaimana fluktuasi kecepatan bergantung pada skala spasial.

"Fitur rapi dari teknik analisis kami adalah bahwa teknik tersebut sensitif terhadap periodisitas," jelas Henshaw. "Jika ada pola berulang dalam data Anda, seperti awan molekul raksasa dengan jarak yang sama di sepanjang lengan spiral, kami dapat langsung mengidentifikasi skala pengulangan pola." Tim tersebut mengidentifikasi tiga jalur gas berserabut, yang, meskipun menelusuri skala yang sangat berbeda, semuanya tampak menunjukkan struktur yang kira-kira berjarak sama di sepanjang puncaknya, seperti manik-manik pada tali, apakah itu awan molekul raksasa di sepanjang lengan spiral atau "inti kecil". "membentuk bintang di sepanjang filamen.


Tim menemukan bahwa fluktuasi kecepatan yang terkait dengan struktur yang berjarak sama semuanya menunjukkan pola yang berbeda. "Fluktuasi terlihat seperti gelombang yang berosilasi di sepanjang puncak filamen, mereka memiliki amplitudo dan panjang gelombang yang terdefinisi dengan baik," kata Henshaw menambahkan, "Jarak periodik dari awan molekul raksasa pada skala besar atau inti pembentuk bintang individu pada yang kecil. -skala mungkin hasil dari filamen induk mereka menjadi tidak stabil secara gravitasi. Kami percaya bahwa aliran osilasi ini adalah tanda dari aliran gas di sepanjang lengan spiral atau berkumpul menuju puncak kepadatan, memasok bahan bakar baru untuk pembentukan bintang. "

Sebaliknya, tim menemukan bahwa fluktuasi kecepatan yang diukur di seluruh awan molekul raksasa, pada skala menengah antara seluruh awan dan inti kecil di dalamnya, tidak menunjukkan skala karakteristik yang jelas. Diederik Kruijssen, salah satu penulis makalah yang berbasis di Universitas Heidelberg menjelaskan: "Kerapatan dan struktur kecepatan yang kita lihat di awan molekul raksasa adalah 'tanpa skala', karena aliran gas turbulen yang menghasilkan struktur ini membentuk kaskade yang kacau, mengungkapkan pernah fluktuasi yang lebih kecil saat Anda memperbesar – seperti brokoli Romanesco, atau kepingan salju. Perilaku bebas skala ini terjadi di antara dua ekstrem yang terdefinisi dengan baik: skala besar seluruh awan, dan skala kecil inti yang membentuk bintang individu Kami sekarang menemukan bahwa ekstrim ini memiliki ukuran karakteristik yang terdefinisi dengan baik, tetapi di antara mereka aturan kekacauan. "

"Bayangkan awan molekul raksasa sebagai kota-kota besar dengan jarak yang sama yang dihubungkan oleh jalan raya," kata Henshaw. "Dari pandangan mata burung, struktur kota-kota ini, dan mobil serta orang-orang yang melewatinya, tampak kacau dan tidak teratur. Namun, saat kami memperbesar jalan individu, kami melihat orang-orang yang telah melakukan perjalanan dari jauh dan luas memasuki individu mereka. gedung perkantoran secara teratur. Bangunan kantor mewakili inti gas yang padat dan dingin tempat bintang dan planet dilahirkan. "

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.