這個令人瞠目的模擬讓我們看到了正在誕生的新星

一顆恆星的誕生是一件瘋狂而壯觀的事情。

它同樣意義重大，發生在密集寒冷的分子氣體雲和塵埃中，在那裡星團形成，歷時數百萬年。這不是一個我們能夠從頭到尾觀察到的過程，但一個絕對壯觀的模擬讓我們比以往任何時候都更接近。

它被稱為STARFORGE（氣態環境中的恆星形成），透過它，天文學家第一次能夠模擬整個形成恆星的分子云，一個被稱為恆星託兒所的區域，所有這些都是非常壯觀的三維高解析度。

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這將有助於天文學家更詳細地研究恆星的形成，將其與真正的原恆星（尚未完全成熟的恆星）在不同的形成階段進行比較，以幫助瞭解其中的過程。

西北大學的天體物理學家Claude-André Faucher-Giguère說

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“恆星是如何形成的是天體物理學的一個核心問題。”

“這是一個非常具有挑戰性的問題，因為涉及的物理過程的範圍。這種新的模擬將幫助我們直接解決我們以前無法明確回答的基本問題。”

我們認為我們已經掌握了恆星形成的大致情況。首先，你從一團分子氣體開始，通常在一團物質中發現。當密度足夠大時，該團塊在自身引力作用下坍縮，形成原恆星，並開始旋轉。

這種旋轉導致恆星周圍雲團中的物質形成一個圓盤，像排水溝裡的水一樣旋轉著進入正在成長的恆星，無情地被其不斷增強的引力吸引。

當恆星獲得足夠的質量時，其核心將有足夠的熱量和壓力來點燃核聚變，其中氫原子聚變形成氦。盤狀物中的剩餘物質形成了行星、小行星和所有其他垃圾。

然而，這一切都發生在稠密的雲層中，這意味著我們很難去窺探它。因為它發生在幾百萬年的時間裡，我們觀察到的任何一顆原恆星都只是一個更長的、更大的、非常複雜的事件的單一快照。

為了建造星際熔爐，由西北大學的Michael Grudić領導的天文學家團隊必須考慮多種物理現象，包括溫度、重力、磁場、氣體動力學，以及從新生恆星發出的強大的恆星風和等離子噴流，也就是所謂的恆星反饋。

他們在世界上最強大的超級計算機之一——德克薩斯大學的弗朗特拉（Frontera）上進行了近100天的模擬。在一個影片中看到的結果是一件美麗的事情——一個完整的恆星託兒所，以及恆星從開始到結束的形成。

“幾十年來，人們一直在模擬恆星的形成，但STARFORGE是技術上的一次量子飛躍，”Grudić說。

其他模型只能模擬恆星形成的雲團的一小塊，而不是高解析度的整個雲團。沒有看到大局，我們會錯過很多可能影響恆星結果的因素。”

影片中模擬的雲是一個比太陽質量大2萬倍的巨大物體，一開始只是在太空中閒逛。隨著時間的推移，這些氣體在星際風和激波等力量的推動下四處流動，從而產生密度更高的區域，這些區域可以透過引力坍縮成原恆星。第二段影片模擬了20萬個太陽質量的雲。

隨著恆星的形成和成長，它開始產生強大的恆星風。此外，墜入恆星的物質開始與恆星的磁場相互作用

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其中一部分被吸走，沿著磁力線流向兩極，在那裡以強大的等離子噴流的形式被射入太空。

這兩種形式的反饋會推開周圍的氣體，從而切斷物質流動，阻止恆星進一步增長。

最近基於觀測資料的研究表明，恆星反饋在決定恆星質量方面可能沒有我們想象的那麼重要。

但研究小組的研究結果卻恰恰相反。當他們在沒有噴流的情況下進行模擬時，他們得到的恆星要大得多。有了噴流，這些恆星最終變得更正常。

“噴流擾亂了向恆星流入的氣體，”Grudić解釋道。

“本質上，它們吹走了恆星內部的氣體，增加了恆星的質量。人們已經懷疑這可能會發生，但透過模擬整個系統，我們對它是如何工作的有了一個強大的理解。”

這也完美地展示了《星際鍛造》的潛力。透過從一個儘可能接近真實宇宙的場景開始，天文學家可以探索在恆星託兒所中起作用的許多不同的物理過程。

開啟和關閉這些過程有助於確定哪些過程起著重要作用，並有助於回答有關宇宙的關鍵問題。