Aine mustan aukon ympärillä saatiin ensin laboratoriosta. Mitä se tarkoittaa?

Minkälaisesta plasmasta puhumme?

Mustan aukon akkretiolevyt on saatu laboratorio-olosuhteissa. Se on näin

rakenne, joka johtuu vääntömomenttia kantavan materiaalin diffuusiosta massiiviseen keskusrunkoon. 

Tällaisia ​​levyjä esiintyy myös tähtien ympärilläläheiset binaarijärjestelmät, pyörivissä galakseissa ja protoplanetaarisissa muodostelmissa. Lisäksi samanlainen aine esiintyy gammapurkausmekanismissa, joka liittyy neutronitähtien sulautumiseen ja supernovien ja hypernovien ytimien romahtamiseen.

Aineen puristuminen sekä lämmön vapautuminen differentiaalisesti pyörivien kerrosten kitkan seurauksena johtaa akkretiolevyn kuumenemiseen. 

Kiinnityslevyn muodostuminen pulsarin ympäri

Kuinka aine esiintyy luonnollisesti?

Olemme jo sanoneet, että kaasu virtaa yhdestäjärjestelmän komponentti toiseen, sillä on merkittävä kulmamomentti: se näkyy kiertoradan liikkeen vuoksi. Siksi kaasupartikkelit eivät voi pudota tähteen säteittäisesti. Sen sijaan he liikkuvat sen ympäri Keplerin kiertoradoilla.

Tämän seurauksena muodostuu kaasulevy, jossanopeusjakauma vastaa Keplerin lakeja. Sen mukaan tähteä lähempänä sijaitsevilla kerroksilla on suurempi nopeus. Kaasukerrosten välisen kitkan vuoksi niiden nopeudet kuitenkin tasaavat ja sisäkerrokset siirtävät osan kulmaliikemäärästään ulos.

Tämän seurauksena sisemmät kerrokset lähestyvät tähtiä ja lopulta putoavat sen pinnalle. Itse asiassa yksittäisten kaasupartikkelien liikeradat ovat spiraalien muodossa, jotka kiertyvät hitaasti.

Aineen säteittäinen siirtymä akkulaatiolevyssäjohon liittyy gravitaatioenergian vapautuminen, josta osa muuttuu kineettiseksi energiaksi (kaasun liikkeen kiihtyvyys lähestyttäessä tähteä), ja toinen osa muuttuu lämmöksi ja lämmittää levyainetta. Siksi akkreditointilevy lähettää lämpösähkömagneettista säteilyä. Myös kaasun kineettinen energia törmäyksessä tähtipinnan kanssa muuttuu lämpöenergiaksi ja säteilee.

Kuinka aine luotiin laboratoriossa?

Tärkein ominaisuus tällaisten muodostumisessaRöntgenlähteet ovat voimakasta magneettista säteilyä. Sen magneettikenttä ja induktio voivat tavoittaa useita tuhansia Tesla-tutkijoita, LaPlaz-instituutin tutkijat, NRNU MEPhI ja Bordeaux'n yliopiston CELIA-laboratorio.

Astrofysiikkaa on pitkään pidetty alanatarkkailijoille, koska vaikutti hänen tutkimiinsa ilmiöihin lievästi sanottuna vaikealta, tai vielä varmemmin, toistaa niitä. Kokeemme ainutlaatuisuus on, että tuloksena olevan plasman parametreja ei tarvitse skaalata, vaan ne vastaavat plasman todellisia parametreja läheisten binäärijärjestelmien, kuten Cygnus X-1:n, mustan aukon läheisyydessä. 

Philipp Korneev, apulaisprofessori, Laser- ja Plasma Technologies Institute, National Research Nuclear University MEPhI

Menetelmän ydin on heijastusvaikutusvoimakas lasersäde kohteen spiraalimaista sisäpintaa pitkin. Kohteesta tulee kierretty foliopala, jonka koko on useita satoja mikroneja. 

Lasersäde tuottaa 330 joulea energiaayhden pikosekunnin kesto. Siten se imeytyy melkein kokonaan kohdeonteloon, mikä luo sisällä relativistisen plasman ja magneettikentän, jonka induktio on yli 2 000 Teslaa.

Kornevin mukaan johtuen siitä, että se on niin voimakaslaser suunnattiin suhteellisen pieneen kohteeseen 10–12 sekuntia, ja pulssiteho osoittautui noin 20 kertaa koko maapallon energiasektorin virrankulutusta suuremmiksi. 

Tämän jälkeen tavoitemäärässä useitapikosekunnissa syntyi ainetta, jonka lämpötila oli miljardeja asteita, tiheys 1018 hiukkasta/cm3 ja jäätynyt magneettikenttä yli 2000 Teslaa. Juuri nämä parametrit voidaan havaita plasmasta röntgenlähteiden aktiivisella alueella

Tutkimuksen tekstin mukaan hehkulamppujen määrämagnetoitunut aine riitti omistamaan sen kosmisen prototyypin perusominaisuudet. Tätä helpottivat myös koeolosuhteet, erityisesti se, että plasmatilavuuden sisällä magneettikentät suunnattiin toisiaan kohti siten, että vastakkaisten magneettilinjojen kosketusalueella magneettikentän tuhoutuminen kenttä tapahtui, mikä johti hiukkasvirtausten ilmestymiseen lähellä valon nopeutta.

Mitä nyt?

Kokemus on osoittanut, että kehittynytKansainvälisen ryhmän toimesta tekniikalla voidaan luoda ennätyksellisen suuruisten kvasistationaaristen magneettikenttien lisäksi myös simuloida niissä esiin tulevan plasman tilaa korkealla aineen ja sähkömagneettisen energian energiatiheydellä. Tässä vaiheessa sillä on suuri kysyntä laboratorioastrofysiikassa. 

Tästä kokemuksesta tulee kansainvälisen ryhmän mukaanperusta tekniikan parantamiselle, joka luo suunnatut hiukkassäteet: tekee niistä tehokkaampia ja tehokkaampia. Tällaisia ​​laitteita käytetään aktiivisesti kokeellisessa tieteessä, lääketieteessä ja turvajärjestelmissä.

Lue myös

Uhanalaisella maapallolla asteroidi Apophis huomasi vaarallisen ilmiön. Mitä tapahtuu?

Tutkijat ovat selvittäneet, miksi lapset ovat vaarallisimpia COVID-19: n kantajia

Mitä Parker Solar Probe löysi, kun se lensi mahdollisimman lähellä aurinkoa