O jaké plazmě mluvíme?
Akreční disky černých děr byly získány v laboratorních podmínkách. Je to jako tohle
Takové disky se také objevují kolem hvězd vblízkých binárních soustavách, v rotujících galaxiích a v protoplanetárních formacích. Podobná látka se navíc objevuje v mechanismu gama záblesků, které doprovázejí splynutí neutronových hvězd a kolaps jader supernov a hypernov.
Stlačování hmoty a také uvolňování tepla v důsledku tření rozdílně rotujících vrstev vede k ohřevu akrečního disku.
Tvorba akrečního disku kolem pulsaru
Jak látka vypadá přirozeně?
Už jsme řekli, že plyn proudí z jednohosoučást systému do jiné, má významnou moment hybnosti: objevuje se v důsledku orbitálního pohybu. Částice plynu proto nemohou dopadat na hvězdu radiálně. Místo toho se kolem něj pohybují na Keplerianských drahách.
V důsledku toho se vytvoří plynový disk, ve kterémrozložení rychlosti odpovídá Keplerovým zákonům. Podle ní budou mít vrstvy umístěné blíže hvězdě vyšší rychlosti. V důsledku tření mezi vrstvami plynu se však jejich rychlosti vyrovnají a vnitřní vrstvy přenesou část svého momentu hybnosti směrem ven.
Výsledkem je, že se vnitřní vrstvy přibližují ke hvězdě a nakonec padají na její povrch. Ve skutečnosti jsou trajektorie jednotlivých plynných částic ve formě spirál, které se pomalu krouží.
Radiální posun hmoty v akrečním diskudoprovázeno uvolňováním gravitační energie, jejíž část se mění na kinetickou energii (zrychlení pohybu plynu při přiblížení ke hvězdě) a druhá část se změní na teplo a ohřívá hmotu disku. Akreční disk tedy vydává tepelné elektromagnetické záření. Kinetická energie plynu při srážce s povrchem hvězdy je také transformována na tepelnou energii a vyzařována.
Jak byla látka vytvořena v laboratoři?
Hlavní vlastností vzniku takovýchZdroje rentgenového záření budou silné magnetické záření. Jeho magnetické pole a indukce mohou podle výzkumníků z LaPlaz Institute, NRNU MEPhI a laboratoře CELIA na univerzitě v Bordeaux dosáhnout několika tisíc Tesla.
Astrofyzika byla odedávna považována za oborpozorovatelů, protože se zdálo obtížné, mírně řečeno, ovlivnit jevy, které studovala, nebo ještě více je reprodukovat. Jedinečnost našeho experimentu spočívá v tom, že parametry výsledného plazmatu není třeba škálovat, odpovídají skutečným parametrům plazmatu v okolí černé díry blízkých binárních systémů jako Cygnus X-1.
Philipp Korneev, docent, Institut laserových a plazmových technologií, Národní výzkumná jaderná univerzita MEPhI
Podstatou metody je efekt odrazusilný laserový paprsek podél spirálovitého vnitřního povrchu cíle. Terčem se stává srolovaný kus fólie o velikosti několika set mikronů.
Laserový paprsek dodává energii 330 Joulůtrvání jedné pikosekundy. Je tedy téměř úplně absorbován v cílové dutině a vytváří uvnitř relativistické plazmy a magnetické pole s indukcí více než 2 000 Tesla.
Podle Korneva kvůli tomu, že je tak mocnýlaser byl namířen na relativně malý cíl po dobu 10–12 sekund a výkon pulzu se ukázal být přibližně 20krát větší než spotřeba energie celého energetického sektoru Země.
Poté v cílovém objemu pro několikpikosekundách vznikla hmota s teplotou miliard stupňů, hustotou 1018 částic na cm3 a zamrzlým magnetickým polem více než 2000 Tesla. Právě tyto parametry lze detekovat v plazmě v aktivní oblasti zdrojů rentgenového záření
Podle textu studie je objem žárovkyzmagnetizovaná hmota stačila k tomu, aby měla základní vlastnosti svého kosmického prototypu. To také usnadnily experimentální podmínky, zejména skutečnost, že uvnitř objemu plazmy byla magnetická pole směrována k sobě takovým způsobem, že v oblasti kontaktu protilehlých magnetických linií došlo ke zničení magnetického pole, což vedlo k výskytu toků částic s rychlostmi blízkými rychlosti světla.
Co teď?
Zkušenosti ukázaly, že vyvinutýmezinárodní skupinou dokáže tato technika vytvořit nejen kvazistacionární magnetická pole rekordní velikosti, ale také simulovat stav plazmatu v nich vznikajícího s vysokou energetickou hustotou hmoty a elektromagnetickou energií. V této fázi je to v laboratorní astrofyzice velmi žádané.
Tato zkušenost se podle mezinárodní skupiny stanezáklad pro zdokonalení techniky, která vytváří směrované paprsky částic: zvyšuje jejich účinnost a výkonnost. Taková zařízení se aktivně používají v experimentální vědě, medicíně a bezpečnostních systémech.
Přečtěte si také
Na hrozivém asteroidu Země si Apophis všiml nebezpečného jevu. Co se děje?
Vědci zjistili, proč jsou děti nejnebezpečnějšími nositeli COVID-19
Co objevila Parkerova sluneční sonda, když letěla co nejblíže ke Slunci