Bildung von Filamenten bei der Kollision einer Stoßwelle mit zwei Molekülwolken
Ein Mathematiker der Moskauer Staatlichen Universität modellierte zusammen mit einem russischen Kollegen die Bildung von Filamenten (Konglomeraten von Filamentsubstanzen) nach einem Zusammenstoß einer Stoßwelle mit Molekülwolken im interstellaren Raum. Diese Arbeit soll helfen, den Entstehungsprozess von Sternen und Sternensystemen besser zu verstehen.
Die Forscher untersuchten die Situation der Schockwelle einer Supernova-Explosion, die Cluster von Molekülwolken mit hoher Dichte erreicht. Großräumige Molekülwolken, die als "Sternwiegen" bezeichnet werden, sind der Geburtsort neuer Sterne. Die Stoßwelle breitet sich mit Überschallgeschwindigkeit aus und verändert die Wolkenstruktur, wodurch Bereiche mit hoher und niedriger Dichte sowie filamentöse Strukturen entstehen. Darüber hinaus setzt es den Materiefluss in Bewegung und biegt die Flugbahn, wodurch Turbulenzen an den Außengrenzen der Wolke entstehen. Dieses Phänomen wird als Richtmyer-Meshkov-Instabilität bezeichnet.
Wissenschaftler haben ein Modell vorgeschlagen, das die Bildung eines Wirbels aus Materie und Filamenten nach dem Durchgang einer Stoßwelle beschreibt. Sie untersuchten den Einfluss der Dichteverteilung entlang des Radius und der Wolkenformen auf den Kontaktprozess zwischen Stoßwelle und Molekülwolken sowie das Auftreten und die Umverteilung von Materialflüssen, die Bildung von Filamenten und Bereiche hoher Dichte. Das Modell besteht aus 4 Milliarden Rechenknoten. Um die Verarbeitungszeit einer so großen Menge an Informationen zu verkürzen, mussten wir bei der Arbeit mit verschiedenen Datenbanken auf paralleles Rechnen zurückgreifen. Die Modellierung hat gezeigt, dass die Bildung von Filamenten und die ungleichmäßige Verteilung der Dichtewerte auf der Kompression der Wolkensubstanz unter dem Einfluss einer Stoßwelle beruhen.
In der ersten Phase werden Wirbelstrukturen gebildet, gefolgt von der Ausbreitung einer Stoßwelle und der Richtmyer-Meshkov-Instabilität, bei der Materieflüsse beschleunigt werden. Am Ende kollidieren die Filamente in Bereichen hoher Dichte und erzeugen Protosterne. Forscher glauben, dass eine weitere Verbesserung des Modells dazu beitragen wird, die Entstehung von Sternen und Sternensystemen in dichten Regionen molekularer Wolken zu verstehen.
