על איזה סוג של פלזמה אנחנו מדברים?
דיסקים להצטברות חורים שחורים הושגו בתנאי מעבדה. זה ככה
דיסקים כאלה מופיעים גם סביב כוכבים במערכות בינאריות קרובות, בגלקסיות מסתובבות ובתצורות פרוטו-כוכביות. בנוסף, חומר דומה מופיע במנגנון של התפרצויות קרני גמא המלווים את מיזוג כוכבי נויטרונים ואת קריסת הליבות של סופרנובות והיפרנובות.
דחיסת חומר, כמו גם שחרור חום כתוצאה מחיכוך של שכבות מסתובבות בצורה דיפרנציאלית, מביאים לחימום של דיסק ההצטברות.
היווצרות דיסק צבירה סביב הפולסר
כיצד מופיע חומר באופן טבעי?
כבר אמרנו שגז זורם מאחדרכיב של המערכת לאחרת, יש תנע זוויתי משמעותי: הוא מופיע בגלל תנועה מסלולית. לכן חלקיקי גז אינם יכולים ליפול על הכוכב באופן רדיאלי. במקום זאת, הם נעים סביבו במסלולים קפלריאניים.
כתוצאה מכך, דיסק גז נוצר שבוהתפלגות המהירות תואמת את חוקי קפלר. לפיו, לשכבות הממוקמות קרוב יותר לכוכב יהיו מהירויות גבוהות יותר. עם זאת, עקב החיכוך בין שכבות הגז, מהירויותיהן משתוות, והשכבות הפנימיות מעבירות חלק מהתנופה הזוויתית שלהן כלפי חוץ.
כתוצאה מכך השכבות הפנימיות מתקרבות לכוכב ובסופו של דבר נופלות על פניו. למעשה, המסלולים של חלקיקי גז בודדים הם בצורה של ספירלות שמתפתלות לאט.
תזוזה רדיאלית של חומר בדיסק הצבירהמלווה בשחרור אנרגיית כבידה, שחלקה הופכת לאנרגיה קינטית (האצת תנועת הגז כשמתקרבים לכוכב), והחלק השני הופך לחום ומחמם את חומר הדיסק. לכן, דיסק הצמיחה פולט קרינה אלקטרומגנטית תרמית. האנרגיה הקינטית של הגז בעת התנגשות עם פני הכוכב הופכת גם היא לאנרגיה תרמית ומוקרנת.
כיצד נוצר החומר במעבדה?
המאפיין העיקרי להיווצרות כאלהמקורות רנטגן יהיו קרינה מגנטית חזקה. על פי חוקרים ממכון LaPlaz, NRNU MEPhI ומעבדת CELIA של אוניברסיטת בורדו, השדה המגנטי וההשראה שלו יכולים להגיע לכמה אלפי טסלה.
אסטרופיזיקה נחשבת מזמן לתחוםמשקיפים, שכן נראה היה שקשה, בלשון המעטה, להשפיע על התופעות שחקרה, או אפילו יותר מכך, לשחזר אותן. הייחודיות של הניסוי שלנו היא שהפרמטרים של הפלזמה המתקבלת אינם צריכים להיות מתאימים לפרמטרים בפועל של הפלזמה בקרבת החור השחור של מערכות בינאריות קרובות כמו Cygnus X-1.
פיליפ קורנייב, פרופסור חבר, המכון לטכנולוגיות לייזר ופלזמה, האוניברסיטה הלאומית למחקר גרעיני MEPhI
מהות השיטה היא אפקט ההשתקפותקרן לייזר עוצמתית לאורך המשטח הפנימי בצורת ספירלה של המטרה. המטרה הופכת לפיסת נייר כסף מגולגלת, שגודלה הוא כמה מאות מיקרון.
קרן הלייזר מספקת 330 ג'ול של אנרגיהמשך פיקו-שנייה אחד. לפיכך הוא נקלט כמעט לחלוטין בחלל היעד, ויצר פלזמה יחסית יחסית ושדה מגנטי עם אינדוקציה של יותר מאלפיים טסלה.
לדברי קורנב, בשל העובדה שהוא כל כך חזקהלייזר היה מכוון למטרה קטנה יחסית למשך 10-12 שניות, והספק הפולס התברר כגדול פי 20 בערך מצריכת החשמל של כל מגזר האנרגיה של כדור הארץ.
לאחר מכן, בנפח היעד לכמהפיקושניות, חומר נוצר עם טמפרטורה של מיליארדי מעלות, צפיפות של 1018 חלקיקים לסמ"ק ושדה מגנטי קפוא של יותר מ-2,000 טסלה. פרמטרים אלו הם שניתן לזהות בפלזמה באזור הפעיל של מקורות רנטגן
על פי טקסט המחקר, נפח הליבוןחומר ממוגנט היה מספיק כדי להחזיק במאפיינים הבסיסיים של האב-טיפוס הקוסמי שלו. זה הקל גם על ידי תנאי הניסוי, בפרט העובדה שבתוך נפח הפלזמה השדות המגנטיים הופנו זה לזה באופן שבאזור המגע של הקווים המגנטיים המנוגדים, התרחשה השמדת השדה המגנטי, מה שהוביל להופעת זרימת חלקיקים במהירות שקרובה למהירות האור.
מה עכשיו?
הניסיון הראה שהפיתוחעל ידי קבוצה בינלאומית, הטכניקה יכולה ליצור לא רק שדות מגנטיים מעין נייחים בגודל שיא, אלא גם לדמות את מצב הפלזמה המגיעה בהם בצפיפות אנרגיה גבוהה של חומר ואנרגיה אלקטרומגנטית. בשלב זה יש לכך ביקוש רב באסטרופיזיקה מעבדתית.
ניסיון זה, על פי הקבוצה הבינלאומית, יהפוךבסיס לשיפור הטכניקה היוצרת קרני חלקיקים מכוונות: הפיכתן ליעילות וחזקות יותר. מכשירים כאלה משמשים באופן פעיל במדעי ניסוי, רפואה ומערכות אבטחה.
קרא גם
על כדור הארץ המאיים אסטרואיד אפופיס הבחין בתופעה מסוכנת. מה קורה?
מדענים גילו מדוע ילדים הם הנשאים המסוכנים ביותר של COVID-19
מה שגילוי הפארקר הסולארי גילה כשטס קרוב ככל האפשר לשמש