Simulace STARFORGE. Kredit: Northwestern University/UT Austin.

Vesmír sice vypadá, že je na dosah ruky, ale ve skutečnosti je v něm prakticky všechno tak strašlivě vzdálené, že se obvykle musíme spokojit s pozorováním. Další zajímavou možností jsou simulace vesmíru a procesů, které se v něm odehrávají. Pozorovaný vesmír je jako zamrzlý v čase a hodně věcí zůstává skryto před našimi zraky. Simulace umožňují sledovat vesmír a jeho vývoj velmi zblízka a velmi detailně. Tyto simulace se překotně vyvíjejí a dovedou ještě nedávno nevídané věci.

Michael Grudić. Kredit:

Northwestern University.

Američtí astrofyzici, které vedl Michael Grudić z Northwestern University, vyvinuli pozoruhodnou a vizuálně úžasnou simulaci STARFORGE (Star Formation in Gaseous Environments), která nabízí doposud nejvíce realistické simulování zrodu hvězd s největším rozlišením ve 3D. Starforge dokáže simulovat celé molekulární mračno, z něhož se rodí hvězdy. Bere v potaz dynamiku kosmického plynu, magnetická pole, gravitaci, teplotu a další fenomény. Jinými slovy, je to snová záležitost, jak pro astrofyziky, tak i pro fascinovaného diváka.

Je to také první simulace tohoto typu, která umožňuje simultánně modelovat vznik hvězdy, její vývoj a dynamiku a také zahrnuje faktory prostředí, včetně výtrysků hmoty, záření, hvězdného větru nebo blízké supernovy. STARFORGE je unikátní v tom, že tyto faktory sleduje všechny zároveň a nikoliv jeden vybraný.

Vnitřnosti superpočítače Frontera. Kredit: University of Texas, Austin.

STARFORGE představuje výkonnou virtuální laboratoř, která umožňuje řešit přetrvávající otázky v oblasti tvorby hvězd. Vědce přitom zajímá především to, proč je tvorba hvězd tak pomalá a málo efektivní, co určuje výslednou hmotu hvězdy anebo proč mají hvězdy tendenci vznikat ve hvězdokupách.

Vědci již STARFORGE využili k výzkumu výtrysků hmoty hvězdných zárodků a zjistili, že tyto výtrysky hrají významnou roli v určení výsledné hmotnosti nové hvězdy. Podle Grudiće už sice vznik hvězd simulujeme dlouhá desetiletí, ale jejich STARFORGE znamená veliký skok vpřed. Tvorba hvězd je dnes v ohnisku pozornosti astrofyziky. Zkoumá se obtížně, protože se na ní podílí celá řada faktorů a procesů, z nichž ne všechny detailně známe.

Asi nepřekvapí, že simulace STARFORGE jsou výpočetně velmi náročné. Počítá je mimo jiné výkonný superpočítač Frontera v centru Texas Advanced Computing Center na americké University of Texas, Austin a přesto některé ze simulací trvají tři měsíce. Výsledek ale stojí za to. STARFORGE simuluje molekulární mračno o hmotnosti desítek až milionů Sluncí a jeho evoluci v čase, během které se v něm rodí a zase zanikají hvězdy. Vědci věří, že si se simulacemi STARFORGE užijeme ještě hodně zábavy.

Video: STARFORGE: The Anvil of Creation

Literatura

Northwestern University 18. 5. 2021.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society online 17. 5. 2021.