Matematika je jednoduchá: Hvězda + Jiná hvězda = Větší hvězda.
I když koncepčně to funguje dobře, nezohledňuje extrémně velké vzdálenosti mezi hvězdami. Dokonce i ve shlucích, kde je hustota hvězd výrazně vyšší než na hlavním disku, je počet hvězd na jednotku objemu tak nízký, že srážky astronomové sotva zvažují. Hvězdná hustota musí samozřejmě v určitém okamžiku dosáhnout bodu, kdy se šance na kolizi stane statisticky významnou. Kde je tento bod zlomu a existují nějaká místa, která by mohla skutečně udělat řez?
Počátkem vývoje modelů hvězdné formace nebyla nutnost hvězdných srážek sbírat hmotné hvězdy příliš omezena. Časné modely formování pomocí narůstání naznačovaly, že narůstání může být nedostatečné, ale jak se modely stávaly složitějšími a přesunuly se do trojrozměrných simulací, ukázalo se, že ke splnění režimu vyšší hmotnosti nebylo třeba jednoduše srážky. Představa vypadla z laskavosti.
Existují však dva nedávné dokumenty, které prozkoumaly možnost, že i když stále jistě vzácné, mohou existovat určitá prostředí, ve kterých pravděpodobně dojde ke kolizím. Primárním mechanismem, který v tom napomáhá, je představa, že jak shluky prolétají mezihvězdným médiem, nevyhnutelně zachytí plyn a prach a pomalu narůstají hmotnosti. Toto zvýšení hmoty způsobí zmenšení shluku, čímž se zvýší hustota hvězd. Studie naznačují, že k tomu, aby byla pravděpodobnost kolize statisticky významná, by klastr vyžadoval dosažení hustoty zhruba 100 milionů hvězd na kubický parsek. (Mějte na paměti, že parsec je 3,26 světelných let a je to zhruba vzdálenost mezi Sluncem a naší nejbližší sousední hvězdou.)
V současnosti nebyla taková vysoká koncentrace nikdy pozorována. I když některé z toho je jistě způsobeno vzácností takových hustot, při zjišťování takových systémů pravděpodobně hrají zásadní roli pozorovací omezení. Pokud by se mělo dosáhnout takových vysokých hustot, vyžadovalo by se rozlišování takových systémů mimořádně vysokým prostorovým rozlišením. Numerické simulace extrémně hustých systémů tak budou muset nahradit přímé pozorování.
Zatímco potřebná hustota je přímá, obtížnější téma je, jaké druhy shluků by mohly být schopny splnit taková kritéria. Abychom to prozkoumali, týmy, které psaly nedávné práce, provedly simulace Monte Carlo, ve kterých mohly měnit počet hvězd. Tento typ simulace je v podstatě modelem systému, který je povolen opakovaně hrát dopředu s mírně odlišnými počátečními konfiguracemi (jako jsou počáteční polohy hvězd) a průměrováním výsledků četných simulací, přibližného porozumění chování systém je dosažen. Počáteční výzkum naznačil, že takové hustoty by bylo možné dosáhnout ve shlucích s pouhými několika tisíci hvězdami za předpokladu, že akumulace plynu byla dostatečně rychlá (shluky mají tendenci se pomalu rozptylovat při přílivovém odlivu, což může působit proti tomuto účinku na delší časové úseky). Použitý model však obsahoval četná zjednodušení, protože šetření proveditelnosti takových interakcí bylo pouze předběžné.
Novější studie, nahraná včera do arXiv, obsahuje realističtější parametry a zjistí, že celkový počet hvězd ve shlucích by musel být blíže k 30 000, než dojde ke srážce. Tento tým také navrhl, že by existovalo více podmínek, které by musely být splněny, včetně rychlosti vyhoštění plynu (protože ne veškerý plyn by zůstal v klastru, jak první tým předpokládal pro jednoduchost) a stupeň hromadné segregace (těžší hvězdy klesaly do středové a lehčí vznášejí se směrem ven, a protože ty těžší jsou větší, ve skutečnosti to snižuje hustotu čísel a zvyšuje hustotu hmoty). Zatímco mnoho globulárních shluků může snadno splnit požadavek číslo hvězd by tyto další podmínky pravděpodobně nebyly splněny. Kromě toho globulární klastry tráví málo času v oblastech galaxie, ve kterých by pravděpodobně narazily na dostatečně vysoké hustoty plynu, aby umožnily akumulaci dostatečné hmotnosti v nezbytných časových intervalech.
Existují však nějaké shluky, které by mohly dosáhnout dostatečné hustoty? Nejhustší známý galaktický shluk je shluk Arches. Je smutné, že tento klastr dosahuje pouze skromných ~ 535 hvězd na kubickou parsec, stále příliš nízko, aby bylo možné velké množství srážek. Jeden běh simulačního kódu s podmínkami podobnými podmínkám v klastru Arches však předpověděl jednu kolizi za ~ 2 miliony let.
Celkově se zdá, že tyto studie potvrzují, že role srážek při vytváření hmotných hvězd je malá. Jak již bylo uvedeno dříve, zdá se, že metody narůstání odpovídají za širokou škálu hvězdných hmot. Přesto v mnoha mladých shlucích, stále se tvořících hvězdách, astronomové jen zřídka najdou hvězdy mnohem více než 50 solárních hmot. Druhá studie letos naznačuje, že toto pozorování může ještě ponechat prostor pro kolize, aby hrály nějakou neočekávanou roli.
(POZNÁMKA: I když lze navrhnout, že ke kolizím by mohlo dojít také jako k rozpadu oběžné dráhy binárních hvězd v důsledku přílivových interakcí, obecně se tyto procesy označují jako „fúze“. Termín „kolize“ používaný ve zdroji materiály a tento článek se používá k označení sloučení dvou hvězd, které nejsou gravitačně vázány.)
Zdroje:
