Het is de meest realistische simulatie ooit.

Hoe zien sterren het levenslicht? Het is één van de meest prangende vragen in de astronomie. Omdat stervorming van begin tot eind tientallen miljoenen jaren duurt, vangen astronomen die de nachtelijke hemel observeren slechts een glimp van het volledige proces op. Maar een nieuwe, verbluffend realistische 3D-simulatie biedt uitkomst. De kijker wordt meegenomen naar een kleurrijke gaswolk, waar je op spectaculaire wijze kunt zien hoe de geboorte van sterren in zijn werk gaat.

Bekijk de simulatie hier
Hieronder kun je de simulatie bewonderen. Wat je ziet is een immense gaswolk – van tientallen tot miljoenen keren de massa van de zon – die door de ruimte zweeft. Terwijl de gaswolk evolueert, vormt hij structuren die ineenstorten en in stukken breken en uiteindelijk individuele sterren vormen. Zodra de sterren zijn geboren, lanceren ze gasstralen vanaf beide polen naar buiten door de omringende wolk heen. Het proces eindigt wanneer er geen gas meer is waaruit sterren kunnen ontstaan.

“Als we naar de geboorte van sterren turen, zien we de stervormingsgebieden bevroren in tijd,” vertelt onderzoeker Michael Grudić. “Bovendien vormen sterren stofwolken, waardoor ze meestal verborgen liggen.” Hoe een ster dus precies het levenslicht ziet, is een grote vraag binnen de astrofysica. “Het is een zeer uitdagende vraag om te onderzoeken vanwege de vele fysieke processen die erbij betrokken zijn,” vult onderzoeker Claude-André Faucher-Giguère aan. “De nieuwe simulatie helpt ons om het antwoord op fundamentele vragen te vinden.”

STARFORGE
Het computationele raamwerk is STARFORGE (Star Formation in Gaseous Environments) genoemd en geeft ons een prachtig inkijkje in hoe sterren geboren worden. Hoewel het niet voor het eerst is dat wetenschappers sterformatie simuleren, is het wel de eerste keer dat de volledige gaswolk waarin sterren zich vormen, wordt nagebootst. “Mensen simuleren al een paar decennia stervorming, maar STARFORGE is een enorme technologische sprong voorwaarts,” zegt Grudić. “Andere modellen hebben alleen een klein stukje van de wolk waarin sterren het levenslicht zien kunnen simuleren – niet de hele wolk in hoge resolutie. Zonder het grote geheel te zien, missen we veel factoren die de ontwikkeling van de ster zouden kunnen beïnvloeden.”

Vragen
Met behulp van STARFORGE willen de onderzoekers al lang bestaande vragen gaan onderzoeken. Waarom gaat stervorming bijvoorbeeld zo traag en op inefficiënte wijze? Wat bepaalt de massa van een ster en waarom hebben sterren de neiging om clusters te vormen? De hoop is dat STARFORGE het antwoord op die vragen zal verschaffen.

Nieuw inzicht
Ondertussen heeft STARFORGE ook al een belangrijk aspect van stervorming opgehelderd. Zo blijkt dat de massa van een ster mede wordt bepaald door jets. Toen de onderzoekers simulaties uitvoerden zonder rekening te houden met deze jets, werden de sterren namelijk veel te groot. Nadat jets aan de simulatie waren toegevoegd, werd de massa veel realistischer. “Jets verstoren de instroom van gas naar de ster,” legt Grudić uit. “Ze blazen in feite gas weg dat in de ster terecht zou zijn gekomen en de massa ervan zou hebben vergroot. Men had al wel dit vermoeden, maar door het hele systeem te simuleren hebben we nu een beter begrip van hoe dit precies in elkaar steekt.”

Inzicht in onszelf
Volgens de onderzoekers zal STARFORGE niet alleen onze kennis over sterren uitbreiden, ze geloven dat de simulatie ons ook meer inzicht zal verschaffen in het universum en zelfs in onszelf. “Ons begrip van de vorming van sterrenstelsels hangt nu nog af van aannames over stervorming,” zegt Grudić. “Als we beter begrijpen hoe sterren geboren worden, heldert dit ook veel op over hoe sterrenstelsels ontstaan. En daardoor zullen we ook beter gaan begrijpen waar het universum precies uit bestaat.”

Kortom, begrijpen waar we vandaan komen hangt uiteindelijk allemaal af van ons begrip over de oorsprong van sterren. En dankzij STARFORGE zullen we daar naar alle waarschijnlijkheid steeds meer over te weten komen.