¿De qué tipo de plasma estamos hablando?
Se han obtenido discos de acreción de agujeros negros en condiciones de laboratorio. Es como esto
Estos discos también aparecen alrededor de estrellas ensistemas binarios cercanos, en galaxias en rotación y en formaciones protoplanetarias. Además, una sustancia similar aparece en el mecanismo de los estallidos de rayos gamma que acompañan a la fusión de estrellas de neutrones y al colapso de los núcleos de supernovas e hipernovas.
La compresión de la materia, así como la liberación de calor como resultado de la fricción de capas que giran diferencialmente, conduce al calentamiento del disco de acreción.
Formación de discos de acreción alrededor de un púlsar
¿Cómo aparece una sustancia de forma natural?
Ya hemos dicho que el gas que fluye de unocomponente del sistema a otro, tiene un momento angular significativo: aparece debido al movimiento orbital. Por lo tanto, las partículas de gas no pueden caer radialmente sobre la estrella. En cambio, se mueven a su alrededor en órbitas keplerianas.
Como resultado, se forma un disco de gas en el quela distribución de velocidades corresponde a las leyes de Kepler. Según él, las capas situadas más cerca de la estrella tendrán velocidades más altas. Sin embargo, debido a la fricción entre las capas de gas, sus velocidades se igualan y las capas internas transfieren parte de su momento angular al exterior.
Como resultado, las capas internas se acercan a la estrella y finalmente caen a su superficie. De hecho, las trayectorias de las partículas de gas individuales tienen la forma de espirales que se retuercen lentamente.
Desplazamiento radial de materia en el disco de acreción.acompañado de la liberación de energía gravitacional, parte de la cual se convierte en energía cinética (aceleración del movimiento del gas al acercarse a una estrella), y la otra parte se convierte en calor y calienta la materia del disco. Por lo tanto, el disco de acreción emite radiación electromagnética térmica. La energía cinética del gas al chocar con la superficie de la estrella también se transforma en energía térmica y se irradia.
¿Cómo se creó la sustancia en el laboratorio?
La principal propiedad de la formación de talesLas fuentes de rayos X serán una fuerte radiación magnética. Su campo magnético e inducción pueden alcanzar varios miles de Tesla, según investigadores del Instituto LaPlaz, NRNU MEPhI y el laboratorio CELIA de la Universidad de Burdeos.
La astrofísica ha sido considerada durante mucho tiempo un campoobservadores, ya que parecía difícil, por decirlo suavemente, influir en los fenómenos que estudiaba, o más aún, reproducirlos. La singularidad de nuestro experimento es que no es necesario escalar los parámetros del plasma resultante: corresponden a los parámetros reales del plasma en las proximidades del agujero negro de sistemas binarios cercanos como Cygnus X-1.
Philipp Korneev, profesor asociado, Instituto de Tecnologías Láser y Plasma, Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI
La esencia del método es el efecto de reflexión.un potente rayo láser a lo largo de la superficie interior en forma de espiral del objetivo. El objetivo se convierte en un trozo de papel de aluminio enrollado, cuyo tamaño es de varios cientos de micrones.
El rayo láser emite 330 julios de energía.duración de un picosegundo. Así, se absorbe casi por completo en la cavidad objetivo, creando un plasma relativista en su interior y un campo magnético con una inducción de más de 2 mil Tesla.
Según Kornev, debido al hecho de que es tan poderosoel láser se dirigió a un objetivo relativamente pequeño durante 10 a 12 segundos y la potencia del pulso resultó ser aproximadamente 20 veces mayor que el consumo de energía de todo el sector energético de la Tierra.
Después de esto, en el volumen objetivo durante variosEn picosegundos, se formó materia con una temperatura de miles de millones de grados, una densidad de 1018 partículas por cm3 y un campo magnético congelado de más de 2.000 Tesla. Son estos parámetros los que se pueden detectar en el plasma en la región activa de las fuentes de rayos X.
Según el texto del estudio, el volumen de incandescenciala materia magnetizada era suficiente para poseer las características básicas de su prototipo cósmico. Esto también fue facilitado por las condiciones experimentales, en particular, el hecho de que dentro del volumen de plasma los campos magnéticos se dirigieron entre sí de tal manera que en la zona de contacto de las líneas magnéticas opuestas se produjo la aniquilación del campo magnético, dando lugar a la aparición de flujos de partículas con velocidades cercanas a la velocidad de la luz.
Que ahora
La experiencia ha demostrado que los países desarrolladosSegún un grupo internacional, la técnica permite crear no sólo campos magnéticos cuasi estacionarios de magnitud récord, sino también simular el estado del plasma que emerge en ellos con una alta densidad energética de materia y energía electromagnética. En esta etapa, esto tiene una gran demanda en la astrofísica de laboratorio.
Esta experiencia, según el grupo internacional, se convertirála base para mejorar la técnica que crea rayos de partículas dirigidos: haciéndolos más eficientes y potentes. Estos dispositivos se utilizan activamente en la ciencia, la medicina y los sistemas de seguridad experimentales.
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