Un mathématicien de MSU et un collègue russe ont modélisé la formation de filaments (conglomérats de matière filiforme) après la collision d'une onde de choc avec des nuages ​​moléculaires dans l'espace interstellaire. Les travaux aideront les scientifiques à mieux comprendre la naissance des étoiles et des systèmes stellaires. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Ordinateurs et fluides magazine.

Les auteurs ont envisagé la situation d'une onde de choc provenant d'une explosion de supernova atteignant les nuages ​​moléculaires – des conglomérats de matière interstellaire à haute densité. Les nuages ​​moléculaires géants sont également appelés « berceaux d'étoiles, " au fur et à mesure que de nouvelles étoiles s'y forment. Une onde de choc se déplace à une vitesse supersonique et modifie la structure du nuage, façonner des zones à haute et basse densité et des structures filiformes appelées filaments. Parallèlement à cela, la collision met en mouvement des flux de matière et infléchit leurs trajectoires, provoquant des tourbillons aux frontières externes du nuage. Ce phénomène est connu sous le nom d'instabilité de Richtmyer-Meshkov. La modélisation de telles collisions est compliquée, car plusieurs processus complexes se déroulent simultanément.

Les scientifiques ont suggéré un modèle qui décrit la formation d'un tourbillon de matière et de filaments après le passage de l'onde de choc. Ils ont considéré l'influence de la distribution de la densité le long du rayon et des formes des nuages ​​sur le processus d'interaction entre une onde de choc et des nuages ​​moléculaires, ainsi que l'apparition et la redistribution des flux de matière, mise en forme des filaments, et, par conséquent, formation de zones à haute densité.

« Un programme de calcul 3D a été développé, affiné, et testé afin de modéliser mathématiquement les processus d'interaction dans les nuages ​​moléculaires lors de collisions et la formation possible de nouvelles étoiles et systèmes stellaires, " a expliqué Boris Rybakin, Professeur de la Faculté de Mécanique et Mathématiques, MSU.

Le modèle se compose de plus de 4 milliards de nœuds de calcul. Pour réduire le temps de traitement de ces énormes quantités de données, les scientifiques ont utilisé des calculs parallèles, travailler avec différents groupes de données indépendamment en même temps.

La modélisation a montré que la formation de filaments et d'irrégularités de distribution de densité dépendait principalement de la compression de la matière du nuage sous l'impact de l'onde de choc. Il a également permis d'identifier trois phases de collision. Dans la première étape, des structures tourbillonnantes formées derrière le front d'onde ; dans la deuxième étape, une fois que l'onde de choc se propage, Formes d'instabilité de Richtmyer-Meshkov, et les flux de matière aux confins du nuage s'accélèrent. Dans la dernière étape, les filaments se produisent dans des zones à haute densité, et des protoétoiles très denses se forment.

Les auteurs de l'article pensent que l'utilisation et l'amélioration du modèle pourraient aider à comprendre comment les étoiles et les systèmes stellaires naissent dans les zones denses de nuages ​​moléculaires. "Des données récemment obtenues montrent que le processus de formation d'étoiles dans notre galaxie ralentit. Seules plusieurs étoiles naissent chaque année, alors que la matière suffit à plusieurs centaines. Autrement, dans certaines des galaxies récemment découvertes, ce processus est très intense, ", a ajouté Boris Rybakin.

L'étude a été menée avec un collègue de l'Université technique d'État de Tver.