Молодые массивные звезды формируются внутри холодных облаков газа и пыли. Их ультрафиолетовое излучение нагревает внешние слои облака, разрушает молекулы и запускает цепочку химических реакций. Новая трехмерная модель показала, что неоднородная структура такого облака создает тени, заметно меняющие этот процесс.
Международная команда под руководством Брандта Гейчеса из Университета Дуйсбург-Эссена смоделировала туманность Ориона Бар. Она находится примерно в 1350 световых годах от Земли и видна почти с ребра, поэтому ее химические слои удобно сравнивать с наблюдениями.
Раньше области фотодиссоциации часто описывали как последовательность ровных одномерных слоев. В действительности межзвездные облака комковаты и имеют сложную форму. Новая модель с высокой пространственной детализацией отслеживает, как излучение проходит через трехмерную структуру газа и как ведет себя молекулярный водород, самая распространенная молекула во Вселенной.
Для расчета исследователи разработали эффективный алгоритм трассировки лучей. Он позволил определить, где происходят важные переходы, включая превращение атомарного водорода в молекулярный и рекомбинацию ионизированного углерода.
Модель показала, что плотные участки газа перекрывают часть излучения. За ними возникают затененные и защищенные зоны, где химия развивается иначе. Такая структура может формировать дуги и волокна, которые наблюдает телескоп Джеймса Уэбба. Изменения должны проявляться в излучении от инфракрасного до радио диапазона.
Исследователи могут строить по модели реалистичные изображения Орионова Бара и сопоставлять их с данными JWST. Это дает возможность проверять, как трехмерная форма звездных яслей влияет на состав газа, процессы рождения звезд и будущих планет. Работа опубликована в Astronomy and Astrophysics.
