Di che tipo di plasma stiamo parlando?
I dischi di accrescimento del buco nero sono stati ottenuti in condizioni di laboratorio. È così
Tali dischi compaiono anche attorno alle stellesistemi binari vicini, nelle galassie rotanti e nelle formazioni protoplanetarie. Inoltre, una sostanza simile appare nel meccanismo dei lampi di raggi gamma che accompagnano la fusione di stelle di neutroni e il collasso dei nuclei di supernova e ipernova.
La compressione della materia, così come il rilascio di calore a causa dell'attrito degli strati a rotazione differenziale, portano al riscaldamento del disco di accrescimento.
Formazione del disco di accrescimento attorno alla pulsar
Come appare una sostanza naturalmente?
Abbiamo già detto che il gas scorre da unocomponente del sistema a un altro, ha un momento angolare significativo: appare dovuto al movimento orbitale. Pertanto, le particelle di gas non possono cadere radialmente sulla stella. Invece, si muovono attorno ad esso in orbite kepleriane.
Di conseguenza, si forma un disco di gas in cuila distribuzione della velocità corrisponde alle leggi di Keplero. Secondo esso, gli strati situati più vicini alla stella avranno velocità più elevate. Tuttavia, a causa dell'attrito tra gli strati di gas, le loro velocità vengono equalizzate e gli strati interni trasferiscono parte del loro momento angolare verso l'esterno.
Di conseguenza, gli strati interni si avvicinano alla stella e alla fine cadono sulla sua superficie. In effetti, le traiettorie delle singole particelle di gas sono sotto forma di spirali che ruotano lentamente.
Spostamento radiale della materia nel disco di accrescimentoaccompagnato dal rilascio di energia gravitazionale, parte della quale si trasforma in energia cinetica (accelerazione del movimento del gas quando ci si avvicina a una stella), e l'altra parte si trasforma in calore e riscalda la materia del disco. Pertanto, il disco di accrescimento emette radiazioni elettromagnetiche termiche. Anche l'energia cinetica del gas alla collisione con la superficie della stella viene trasformata in energia termica e irradiata.
Come è stata creata la sostanza in laboratorio?
La proprietà principale della formazione di taleLe sorgenti di raggi X saranno forti radiazioni magnetiche. Il suo campo magnetico e l'induzione possono raggiungere diverse migliaia di Tesla, osservano i ricercatori dell'Istituto LaPlaz, NRNU MEPhI e il laboratorio CELIA dell'Università di Bordeaux nel loro lavoro.
L'astrofisica è stata a lungo considerata un campoosservatori, poiché sembrava difficile, per usare un eufemismo, influenzare i fenomeni da lei studiati, o ancor più riprodurli. L'unicità del nostro esperimento è che i parametri del plasma risultante non necessitano di essere ridimensionati; corrispondono ai parametri effettivi del plasma in prossimità del buco nero di sistemi binari vicini come Cygnus X-1.
Philip Korneev, Professore associato, Istituto di tecnologie laser e plasma, Università nazionale di ricerca nucleare MEPhI
L'essenza del metodo è l'effetto riflessoun potente raggio laser lungo la superficie interna a forma di spirale del bersaglio. Il bersaglio diventa un pezzo di foglio arrotolato, la cui dimensione è di diverse centinaia di micron.
Il raggio laser fornisce 330 Joule di energiadurata di un picosecondo. Pertanto, viene quasi completamente assorbito nella cavità bersaglio, creando un plasma relativistico all'interno e un campo magnetico con un'induzione di oltre 2mila Tesla.
Secondo Kornev, è dovuto al fatto che è così potenteil laser è stato diretto verso un bersaglio relativamente piccolo per 10-12 secondi e la potenza dell'impulso si è rivelata circa 20 volte maggiore del consumo energetico dell'intero settore energetico della Terra.
Successivamente, nel volume di destinazione per diversiIn picosecondi si formò materia con una temperatura di miliardi di gradi, una densità di 1018 particelle per cm3 e un campo magnetico congelato di oltre 2.000 Tesla. Sono questi parametri che possono essere rilevati nel plasma nella regione attiva delle sorgenti di raggi X
Secondo il testo dello studio, il volume di incandescentela materia magnetizzata era sufficiente per possedere le caratteristiche di base del suo prototipo cosmico. Ciò è stato facilitato anche dalle condizioni sperimentali, in particolare dal fatto che all'interno del volume del plasma i campi magnetici erano diretti l'uno verso l'altro in modo tale che nell'area di contatto delle linee magnetiche contrapposte avvenisse l'annichilazione del campo magnetico, portando alla comparsa di flussi di particelle con velocità prossime alla velocità della luce.
E adesso?
L'esperienza ha dimostrato che il sviluppatorealizzata da un gruppo internazionale, la tecnica può creare non solo campi magnetici quasi-stazionari di grandezza record, ma anche simulare lo stato del plasma emergente in essi con un'elevata densità energetica di materia ed energia elettromagnetica. In questa fase, questo è molto richiesto nell'astrofisica di laboratorio.
Questa esperienza, secondo il gruppo internazionale, diventeràuna base per migliorare la tecnica che crea fasci di particelle diretti: rendendoli più efficienti e potenti. Tali dispositivi vengono utilizzati attivamente nella scienza sperimentale, nella medicina e nei sistemi di sicurezza.
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