De quel type de plasma parle-t-on?
Des disques d’accrétion d’un trou noir ont été obtenus en laboratoire.
De tels disques apparaissent également autour des étoiles dans des systèmes binaires proches, dans des galaxies en rotation et dans des formations protoplanétaires.De plus, une substance similaire apparaît dans le mécanisme des sursauts gamma qui accompagnent la fusion des étoiles à neutrons et l’effondrement des noyauxsupernovae et hypernovae.
La compression de la matière, ainsi que le dégagement de chaleur résultant du frottement des couches en rotation différentielle, conduit àà l’échauffement du disque d’accrétion.
Formation de disque d'accrétion autour du pulsar
Comment une substance apparaît-elle naturellement?
Nous avons déjà dit que le gaz s'écoulant d'uncomposant du système à un autre, a un moment cinétique important: il apparaît en raison d'un mouvement orbital. Par conséquent, les particules de gaz ne peuvent pas tomber radialement sur l'étoile. Au lieu de cela, ils se déplacent autour de lui sur des orbites képlériennes.
En conséquence, un disque de gaz se forme, dans lequel la distribution des vitesses correspond aux lois de Kepler.Selon lui, les couches les plus proches de l’étoile auront des vitesses élevées.Cependant, en raison du frottement entre les couches de gaz, leurs vitesses s’égalisent et les couches internes transmettentune partie de son moment cinétique vers l’extérieur.
En conséquence, les couches internes s'approchent de l'étoile et finissent par tomber sur sa surface. En fait, les trajectoires des particules de gaz individuelles se présentent sous la forme de spirales qui se tordent lentement.
Déplacement radial de la matière dans le disque d'accrétionaccompagnée de la libération d'énergie gravitationnelle, dont une partie se transforme en énergie cinétique (accélération du mouvement du gaz à l'approche d'une étoile), et l'autre partie se transforme en chaleur et chauffe la matière du disque. Par conséquent, le disque d'accrétion émet un rayonnement électromagnétique thermique. L'énergie cinétique du gaz lors de la collision avec la surface de l'étoile est également transformée en énergie thermique et rayonnée.
Comment la substance a-t-elle été créée en laboratoire?
La propriété principale de la formation d'un telLes sources de rayons X seront un fort rayonnement magnétique. Son champ magnétique et son induction peuvent atteindre plusieurs milliers de Tesla, notent des chercheurs de l'Institut LaPlaz, du NRNU MEPhI et du laboratoire CELIA de l'Université de Bordeaux dans leurs travaux.
Pendant longtemps, l’astrophysique a été considérée comme le domaine des observateurs, car il était difficile, c’est le moins qu’on puisse dire, d’influencer les phénomènes qu’elle étudiait, ou plus encore de les reproduire.La singularité de notre expérience est que les paramètres du plasma obtenu n’ont pas besoin d’être mis à l’échelle, ils correspondent àles paramètres réels du plasma au voisinage du trou noir des systèmes binaires proches de type Cygnus X-1.
Philipp Korneev, Professeur associé, Institut des technologies laser et plasma, Université nationale de recherche nucléaire MEPhI
L’essence de la méthode réside dans l’effet de réflexion d’un puissant faisceau laser le long de la surface intérieure en spirale de la cible.La cible est un morceau de papier d’aluminium roulé, dont la taille est de plusieurs centainesmicron.
Le faisceau laser délivre 330 Joules d'énergiedurée d'une picoseconde. Ainsi, il est presque complètement absorbé dans la cavité cible, créant un plasma relativiste à l'intérieur et un champ magnétique avec une induction de plus de 2 mille Tesla.
Selon Kornev, en raison du fait qu’un laser aussi puissantvisait une cible relativement petite pendant 10 à 12 secondes, la puissance de l’impulsion s’est avérée être environ 20 fois supérieure à la consommation d’énergie de toute l’énergie de la Terre.
Après cela, de la matière avec une température de plusieurs milliards de degrés, une densité de 1018 particules par cm3 et un champ magnétique gelé de plus de 2 000 Tesla s’est formée dans le volume de la cible pendant quelques picosecondes.Ce sont ces paramètres que l’on retrouve dans le plasma dans la région active des sources de rayons X
Selon le texte de l'étude, le volume de l'incandescencela matière magnétisée était suffisante pour posséder les caractéristiques de base de son prototype cosmique. Cela a également été facilité par les conditions expérimentales, en particulier, le fait qu'à l'intérieur du volume de plasma les champs magnétiques étaient dirigés les uns vers les autres de telle sorte que dans la zone de contact des lignes magnétiques opposées, l'annihilation du champ magnétique a eu lieu, conduisant à l'apparition de flux de particules avec des vitesses proches de la vitesse de la lumière.
Et maintenant?
L’expérience a montré que la technique développée par le groupe international peut non seulement créer des champs magnétiques quasi-stationnaires d’une magnitude record, mais aussi simuler l’état du plasma qui s’y produit avec une forte densité d’énergie de matière et d’énergie électromagnétique.À ce stade, il est très demandé en astrophysique de laboratoire.
Cette expérience, selon le groupe international, deviendraune base pour améliorer la technique de création de faisceaux de particules dirigés: les rendre plus efficaces et plus puissants. Ces dispositifs sont activement utilisés dans la science expérimentale, la médecine et les systèmes de sécurité.
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