Matematikanya sederhana: Bintang + Bintang lainnya = Bintang yang lebih besar.
Meskipun secara konseptual ini bekerja dengan baik, gagal memperhitungkan jarak yang sangat besar antara bintang. Bahkan dalam kelompok, di mana kepadatan bintang secara signifikan lebih tinggi daripada di cakram utama, jumlah bintang per satuan volume sangat rendah sehingga tabrakan jarang dipertimbangkan oleh para astronom. Tentu saja, pada titik tertentu, kepadatan bintang harus mencapai titik di mana peluang untuk tabrakan menjadi signifikan secara statistik. Di mana titik kritis itu dan apakah ada lokasi yang mungkin benar-benar melakukan pemotongan?
Pada awal pengembangan model pembentukan bintang, perlunya tabrakan bintang untuk menghasilkan bintang masif tidak dibatasi dengan baik. Model awal pembentukan melalui pertambahan mengisyaratkan bahwa pertambahan mungkin tidak mencukupi, tetapi karena model menjadi lebih kompleks dan bergerak ke dalam simulasi tiga dimensi, menjadi jelas bahwa tumbukan tidak diperlukan untuk mengisi rezim massa atas. Gagasan itu tidak disukai.
Namun, ada dua makalah baru-baru ini yang telah mengeksplorasi kemungkinan bahwa, walaupun masih sangat jarang, mungkin ada beberapa lingkungan di mana tabrakan cenderung terjadi. Mekanisme utama yang membantu dalam hal ini adalah gagasan bahwa, ketika cluster menyapu melalui media antarbintang, mereka pasti akan mengambil gas dan debu, perlahan-lahan bertambah massa. Peningkatan massa ini akan menyebabkan gugus menyusut, meningkatkan kepadatan bintang. Studi menunjukkan bahwa agar kemungkinan tumbukan menjadi signifikan secara statistik, sebuah cluster akan diperlukan untuk mencapai kepadatan sekitar 100 juta bintang per parsec kubik. (Perlu diingat, parsec adalah 3,26 tahun cahaya dan kira-kira jarak antara matahari, dan bintang tetangga terdekat kami.)
Saat ini, konsentrasi tinggi seperti itu belum pernah diamati. Sementara beberapa dari ini tentu saja karena kelangkaan kepadatan seperti itu, kendala pengamatan kemungkinan memainkan peran penting dalam membuat sistem seperti itu sulit dideteksi. Jika kepadatan tinggi seperti itu ingin dicapai, itu akan memerlukan resolusi spasial yang sangat tinggi untuk membedakan sistem tersebut. Dengan demikian, simulasi numerik dari sistem yang sangat padat harus menggantikan pengamatan langsung.
Sementara kepadatan yang diperlukan bersifat langsung, topik yang lebih sulit adalah jenis cluster apa yang mampu memenuhi kriteria tersebut. Untuk menyelidiki ini, tim yang menulis makalah baru-baru ini melakukan simulasi Monte Carlo di mana mereka dapat memvariasikan jumlah bintang. Jenis simulasi ini pada dasarnya adalah suatu model sistem yang diperbolehkan untuk bermain maju berulang kali dengan konfigurasi awal yang sedikit berbeda (seperti posisi awal bintang-bintang) dan dengan rata-rata hasil berbagai simulasi, perkiraan pemahaman tentang perilaku sistem tercapai. Penyelidikan awal menunjukkan bahwa kepadatan seperti itu dapat dicapai dalam cluster dengan hanya beberapa ribu bintang jika akumulasi gas cukup cepat (cluster cenderung menyebar perlahan di bawah pengupasan pasang surut yang dapat menangkal efek ini pada rentang waktu yang lebih lama). Namun, model yang mereka gunakan mengandung banyak penyederhanaan karena penyelidikan kelayakan interaksi semacam itu hanyalah awal.
Penelitian yang lebih baru, yang diunggah ke arXiv kemarin, memasukkan parameter yang lebih realistis dan menemukan bahwa jumlah keseluruhan bintang dalam kelompok harus lebih dekat dengan 30.000 sebelum tabrakan terjadi. Tim ini juga menyarankan bahwa ada lebih banyak kondisi yang perlu dipenuhi termasuk laju pengusiran gas (karena tidak semua gas akan tetap di cluster karena tim pertama berasumsi untuk kesederhanaan) dan tingkat segregasi massa (bintang yang lebih berat tenggelam ke pusat dan yang lebih ringan mengapung ke luar dan karena yang lebih berat lebih besar, ini sebenarnya mengurangi kepadatan jumlah sambil meningkatkan kepadatan massa). Sementara banyak gugus bola dapat dengan mudah memenuhi persyaratan jumlah bintang, kondisi lain ini kemungkinan tidak akan terpenuhi. Lebih lanjut, gugus bola menghabiskan sedikit waktu di daerah galaksi di mana mereka kemungkinan akan menghadapi kepadatan gas yang cukup tinggi untuk memungkinkan akumulasi massa yang cukup pada rentang waktu yang diperlukan.
Tetapi apakah ada kelompok yang mungkin mencapai kepadatan yang cukup? Cluster galaksi yang paling padat yang dikenal adalah cluster Arches. Sayangnya, cluster ini hanya mencapai ~ 535 bintang sederhana per parsec kubik, masih terlalu rendah untuk membuat sejumlah besar tabrakan mungkin terjadi. Namun, satu menjalankan kode simulasi dengan kondisi yang mirip dengan yang ada di cluster Arches memang memprediksi satu tabrakan dalam ~ 2 juta tahun.
Secara keseluruhan, studi ini tampaknya mengkonfirmasi bahwa peran tabrakan dalam membentuk bintang masif adalah kecil. Seperti yang ditunjukkan sebelumnya, metode pertambahan tampaknya bertanggung jawab atas berbagai massa bintang. Namun di banyak gugus muda, masih membentuk bintang, jarang sekali astronom menemukan banyak bintang yang melebihi ~ 50 massa matahari. Studi kedua tahun ini menunjukkan bahwa pengamatan ini mungkin masih memberikan ruang bagi tabrakan untuk memainkan beberapa peran yang tidak terduga.
(CATATAN: Meskipun dapat disarankan bahwa tabrakan juga dapat dianggap terjadi ketika orbit bintang-bintang biner meluruh karena interaksi pasang surut, proses-proses tersebut umumnya disebut sebagai "merger". Istilah "tabrakan" seperti yang digunakan dalam sumber bahan dan artikel ini digunakan untuk menunjukkan penggabungan dua bintang yang tidak terikat secara gravitasi.)
Sumber:
