V skupinah je do 100 tisoč zvezd

Predvajaj

Susanne Pfalzner. Foto: Inštitut Maxa Plancka

Profesorica Susanne Pfalzner dela na Inštitutu za radijsko astronomijo Maxa Plancka v Bonnu. Tema pogovora so velike računalniške gruče, ki nam pomagajo bolje razumeti realni svet, posebej, kako zvezde ter planeti, vključno z Zemljo, nastajajo iz razredčenih plinastih in prašnih oblakov.

Pfalznerjeva vodi tudi skupino Minerva, ki raziskuje nastanek zvezd in planetov. Je profesorica na Univerzi v Kőlnu, kjer poučuje računalniško astrofiziko in vodi seminar o tekočih problemih v teoretični astrofiziki.

Napisala je tri znanstvene knjige, ki so jih izdale založbe Cambridge University Press, Springer in Taylor & Francis. Minuli teden pa je predavala na ljubljanski Fakulteti za matematiko in fiziko.

Profesorica Pfalzner, že nekaj časa vemo, da se zvezde ne rojevajo same, temveč v velikih skupinah nekaj sto ali tisoč sonc. Nedavno so znanstveniki ugotovili tudi, da je nastanek novih zvezd iz zgoščevanja plinastega oblaka buren proces. Zvezde se namreč tako približajo, da motijo ena drugo. Kaj pomeni ta sprememba?

Ta sprememba se je zgodila zaradi okoliščin, v katerih se rojevajo zvezde. Te ne nastanejo iz nič. Zrastejo iz drobnih delcev, ki jim mi, astrofiziki, pravimo prah. Ko je ta razpršen po prostoru, se zdi kot megla. Astrofiziki so razvili nove teleskope. Vesolja ne gledajo več v vidni svetlobi, ampak v infrardeči. Zato zdaj lahko vidijo skozi ta prah. To je podobno, kot bi šli k zdravniku na rentgensko slikanje in videli kost v mehkem tkivu. Z infrardečimi kamerami lahko astronomi zdaj skozi prah vidijo, kako nastajajo zvezde. Na podlagi teh opažanj vidimo, da zvezde nastajajo v skupinah, v kateri je od sto do sto tisoč zvezd. To so nova odkritja zadnjih desetih let.

Srečanja zvezd so pravo presenečenje. Če bi naše Sonce zmanjšali na velikost pomaranče, bi bila najbližja zvezda oziroma druga pomaranča tako daleč kot Kanarski otoki. Pomaranči, ki sta oddaljeni tisoče kilometrov, nimata veliko možnosti, da bi trčili ali potovali druga blizu druge. Zakaj pa je med rojevanjem zvezd drugače?

Zvezde nastanejo iz oblaka prahu. V enem oblaku se rodi veliko zvezd. Ta oblak ni neskončno velik, vse zvezde pa so v njem. To pomeni, da so zvezde v oblaku posejane precej na gosto. Če vzamem vašo primerjavo s pomarančami, bi bila ena pomaranča na Tromostovju, druga pa na obrobju Ljubljane. To je veliko bliže, kot so med sabo oddaljene že izoblikovane starejše zvezde.

Sonce je staro pet milijard let. Govoriva torej o dogodku, ki se je tu zgodil pred davnimi časi. Ali poznamo kakšno območje v bližini, kjer se zvezde rojevajo prav zdaj, da lahko opazujemo dogajanje?

Trenutno opazujemo območja, kjer nastajajo zvezde, vendar nam niso zelo blizu. 1200 svetlobnih let od nas je recimo Orionova meglica v ozvezdju Oriona. To je veliko območje nastajanja novih zvezd, v katerem jih je že 4000, še vedno pa se rojevajo nove. Tako lahko zdaj vidimo okolje, podobno tistemu, ko se je rojevalo Sonce.

Zvezde so velike plinaste krogle. Nastajajo milijone let. V posameznem trenutku je težko videti podrobnosti celotnega procesa. Zato lahko uporabimo superračunalnike, ki na podlagi znanih zakonov fizike izračunajo, kako iz plinastega oblaka nastane skupina zvezd. Sodite med vrhunske strokovnjake na tem področju. Zakaj je to zadnje čase doživelo takšen razcvet? So računalniki postali toliko hitrejši ali jih imamo več?

Pomembna sta dva vidika. Zmogljivost računalnikov se je v zadnjih letih izjemno povečala. Hkrati pa jih znamo tudi pametneje izrabiti. Če se vrnemo k zmogljivosti, sodobni superračunalniki izkoriščajo dvoje: čipi so postali hitrejši, kar lahko vidimo tudi doma, saj računalnik zmore veliko več kot pred desetimi leti, hkrati pa superračunalniki delujejo tako, da je na deset tisoče osebnih računalnikov povezanih v mrežo. Torej so se povečale računalniške zmogljivosti in razvite so nove metode, ki to zmogljivost bolje izrabljajo. Ne gre samo za napredek tehnike, ampak tudi za boljše razumevanje in nov pristop k reševanju problemov. V 80. letih prejšnjega stoletja smo lahko obdelovali simulacijo stotih delcev, zdaj ima ta lahko že deset milijonov delcev. V zadnjih tridesetih letih smo torej naredili velikanski skok. Lahko rešujemo probleme, kakršnih si pred desetimi leti nismo mogli niti zamisliti.

Še zadnje vprašanje, profesorica Pfalzner. Naše Sonce je nastalo pred petimi milijardami let. Obdajal ga je plinasti disk, ki se je zgostil v planete, med katerimi je bila tudi naša Zemlja. Druge zvezde, ki so se rojevale v bližini, bi lahko vplivale na ta proces. Ali smo imeli srečo, da mimohod kake bližnje zvezde Soncu ni odvzel plinastega diska, kar bi preprečilo nastanek Zemlje? Če bi se to zgodilo, ne bi bilo ne Zemlje, ne življenja, ne najinega pogovora.

Takšni prehodi na srečo niso zelo pogosti, ampak so bolj redek dogodek. Pravzaprav pa vemo, da je neka zvezda šla blizu našega Sonca. Plinastega diska ni uničila, zato na srečo obstajava, vendar vemo, da je bil disk prej veliko večji, verjetno kar trikrat ali štirikrat večji. Potem pa ga je mimoidoča zvezda tako zmanjšala, da je segal samo še do Neptunove tirnice. Da so plinasti diski navadno večji, vemo iz opazovanj Orionove meglice. Njihov običajni premer je stokratna razdalja med Soncem in Zemljo. Naš disk pa je bil na koncu velik le za tridesetkratnik te razdalje.