Astronomi stvorili prve 3D molekulske oblake
Astronomi ne mogu dodirnuti zvijezde koje proučavaju, ali astrofizičarka Nia Imara koristi trodimenzionalne modele koji joj stanu na dlan kako bi otkrili strukturne složenosti molekulskih oblaka, ogromnih oblaka plina i prašine u kojima dolazi do stvaranja zvijezda.
Imara i njezini suradnici izradili su modele koristeći podatke iz simulacija oblaka koji stvaraju zvijezde i sofisticiranog procesa 3D ispisa u kojem su gustoće i nagibi turbulentnih oblaka u sitnoj skali ugrađeni u prozirnu smolu. Dobiveni modeli - prvi 3D molekulski oblaci - visoko su uglačane kugle veličine bejzbolske lopte (promjera 8 centimetara), u kojima se materijal koji stvara zvijezde pojavljuje kao vrtložne nakupine i vlakna.
"Željeli smo interaktivni objekt koji će nam pomoći u vizualizaciji onih struktura u kojima nastaju zvijezde kako bismo mogli bolje razumjeti fizičke procese", rekla je Imara, docentica astronomije i astrofizike na UC Santa Cruz i autorica rada.
Umjetnica, ali i astrofizičarka, Imara je rekla da je ideja primjer znanosti koja oponaša umjetnost. "Prije mnogo godina skicirala sam svoj portret kako dodirujem zvijezdu. Kasnije je ideja samo kliknula. Stvaranje zvijezda unutar molekularnih oblaka moje je područje ekspertize, pa zašto ne bih pokušala izgraditi jednu?" rekla je.
Surađivala je s Johnom Forbesom u Centru za računalnu astrofiziku Instituta Flatiron na razvoju skupa od devet simulacija koje predstavljaju različite fizičke uvjete unutar molekularnih oblaka. U suradnju je bio uključen i koautor James Weaver s Fakulteta inženjerskih i primijenjenih znanosti Sveučilišta Harvard, koji je pomogao pretvoriti podatke iz astronomskih simulacija u fizičke objekte pomoću 3D-ispisa visoke rezolucije i foto-realističnog materijala.
Rezultati su vizualno upečatljivi i znanstveno osvjetljavajući. "Samo estetski su zaista nevjerojatni za pogledati, a zatim počinjete primjećivati složene strukture koje je nevjerojatno teško vidjeti uobičajenim tehnikama vizualizacije ovih simulacija", rekao je Forbes.
"Unutar sfera možete jasno vidjeti dvodimenzionalni list, a unutar njega male niti, a to zapanjuje um iz perspektive nekoga tko pokušava razumjeti što se događa u ovim simulacijama", rekao je Forbes.
Devet simulacija na kojima se modeli temelje osmišljeno je kako bi se istražili učinci tri temeljna fizička procesa koji upravljaju evolucijom molekularnih oblaka: turbulencija, gravitacija i magnetsko polje. Promjenom različitih varijabli, kao što su jakost magnetskih polja ili brzina kretanja plina, simulacije pokazuju kako različita fizička okruženja utječu na morfologiju potkonstrukcija povezanih s formiranjem zvijezda. Zvijezde se obično stvaraju u grudama i jezgrama smještenim na sjecištu niti, gdje gustoća plina i prašine postaje dovoljno velika da gravitacija preuzme vlast.
Ovi modeli mogu poslužiti i kao vrijedni alati za obrazovanje, rekla je Imara koja ih planira koristiti na tečaju astrofizike koju će podučavati ove jeseni.