恒星托儿所在3d打印的球体中形成

恒星托儿所是由巨大的气体和尘埃组成的云团，在这些云团中，新的恒星可以在被称为“团块”的高密度区域的引力影响下形成。虽然假彩色照片和恒星托儿所的概念艺术在大众科学中是熟悉的图像，但Nia Imara教授对创建恒星托儿所模型感兴趣，这些模型捕捉了这些构造的复杂结构细节。

Imara利用恒星形成云的模拟数据和复杂的3D打印工艺制作了这些模型，该工艺将云的精细密度和梯度嵌入透明树脂中。由此产生的模型是直径约8厘米的光滑、抛光的球体，其中的云看起来像精致的、旋转的团块和细丝。

Imara说:“我们想要一个互动的物体来帮助我们可视化恒星形成的结构，这样我们就可以更好地理解物理过程。”

Imara是一位自学成才的艺术家，也是一位天体物理学家，他说这个想法是科学模仿艺术的一个例子:“几年前，我画了一幅自己触摸星星的肖像。后来，我灵光一现。在分子云内形成恒星是我的专业领域，所以为什么不尝试建造一个呢?”

Imara和她的合作者开发了一套9种模拟，代表分子云内不同的物理条件，然后通过高分辨率、照片逼真的3D打印，将模拟数据转化为物理对象，并融合了不同的材料。虽然传统的基于挤压的3D打印只能产生具有连续外表面的固体物体，但他们使用了一种类似喷墨的工艺，将微小的不透明树脂液滴沉积在周围透明树脂体积的精确位置，使他们能够以精致的细节构建弥漫形状。

合著者约翰·福布斯博士说:“从美学角度来看，它们真的很令人惊叹，然后你开始注意到这些复杂的结构，用通常的可视化模拟技术很难看到。”

例如，薄片状或薄饼状结构在二维切片或投影中很难区分，因为薄片的截面看起来就像细丝。福布斯说，在这些球体内，有可见的含有小细丝的薄片，从试图理解这些不断演变的结构的天体物理学家的角度来看，这是“令人难以置信的”。

模型还揭示了比二维结构更连续的结构。Imara解释说:“如果你有一个东西在空间中缠绕，你可能不会意识到两个区域是由相同的结构连接起来的，所以有一个你可以在手中旋转的互动物体，可以让我们更容易地检测到这些连续性。”

模型所基于的模拟被设计用来研究影响分子云演化的三个物理过程的影响:湍流、重力和磁场。通过处理这些变量，例如磁场的强度或气体移动的速度，模拟显示了与恒星形成相关的子结构形态的影响。

恒星倾向于形成位于细丝交汇处的团块和核心，在那里气体和尘埃的密度足够大，引力可以接管并开始形成恒星。Imara说:“我们认为这些新生恒星的旋转将取决于它们形成的结构;处于同一灯丝中的恒星将“知道”彼此的自旋。

研究人员说，这些模型使任何人都有可能了解引力等因素如何影响恒星形成条件。他们希望它们能成为教育和公众宣传的工具;Imara计划在今年秋天开始教授的天体物理学课程中使用它们。

在未来，他们可能会尝试通过使用颜色来整合额外的信息，并探索3D打印来表示来自附近分子云的观测数据，比如猎户座的分子云。