Par kādu plazmu mēs runājam?
Melno caurumu akrecijas diski ir iegūti laboratorijas apstākļos. Tas ir šādi
Šādi diski parādās arī ap zvaigznēmtuvās binārās sistēmas, rotējošās galaktikās un protoplanetāros veidojumos. Turklāt līdzīga viela parādās gamma staru uzliesmojumu mehānismā, kas pavada neitronu zvaigžņu saplūšanu un supernovu un hipernovu kodolu sabrukumu.
Vielas saspiešana, kā arī siltuma izdalīšanās diferenciāli rotējošo slāņu berzes rezultātā noved pie akrecijas diska uzkaršanas.
Akrēcijas diska veidošanās ap pulsāru
Kā viela parādās dabiski?
Mēs jau teicām, ka gāze plūst no vienasistēmas sastāvdaļai citai, ir ievērojams leņķiskais impulss: tas parādās orbitālās kustības dēļ. Tāpēc gāzes daļiņas nevar nokrist uz zvaigznes radiāli. Tā vietā viņi to apceļo Keplera orbītās.
Rezultātā veidojas gāzes disks, kurāātruma sadalījums atbilst Keplera likumiem. Saskaņā ar to slāņiem, kas atrodas tuvāk zvaigznei, būs lielāks ātrums. Tomēr berzes dēļ starp gāzes slāņiem to ātrumi tiek izlīdzināti, un iekšējie slāņi daļu sava leņķiskā impulsa pārnes uz ārpusi.
Tā rezultātā iekšējie slāņi tuvojas zvaigznei un galu galā nokrīt uz tās virsmas. Faktiski atsevišķu gāzes daļiņu trajektorijas ir spirāles formā, kas lēnām griežas.
Radiālā vielas pārvietošanās akrēcijas diskāko pavada gravitācijas enerģija, kuras daļa pārvēršas par kinētisko enerģiju (gāzes kustības paātrinājums, tuvojoties zvaigznei), bet otra daļa pārvēršas siltumā un silda diska vielu. Tāpēc akrēcijas disks izstaro termisko elektromagnētisko starojumu. Gāzes kinētiskā enerģija sadursmē ar zvaigznes virsmu arī tiek pārveidota par siltuma enerģiju un izstarota.
Kā viela tika izveidota laboratorijā?
Galvenais šādu veidošanās īpašumsRentgenstaru avoti būs spēcīgs magnētiskais starojums. Tā magnētiskais lauks un indukcija var sasniegt vairākus tūkstošus Tesla, ziņo LaPlaz institūta, NRNU MEPhI un Bordo universitātes CELIA laboratorijas pētnieki.
Astrofizika jau sen tiek uzskatīta par jomunovērotājiem, jo šķita, maigi izsakoties, grūti ietekmēt parādības, kuras viņa pēta, vai vēl jo vairāk – tās reproducēt. Mūsu eksperimenta unikalitāte ir tāda, ka iegūtās plazmas parametri nav jāmēro, tie atbilst faktiskajiem plazmas parametriem tuvu bināro sistēmu, piemēram, Cygnus X-1, melnā cauruma tuvumā.
Filips Korņejevs, Nacionālās pētniecības kodolpētniecības universitātes MEPhI Lāzera un plazmas tehnoloģiju institūta asociētais profesors
Metodes būtība ir atstarošanas efektsspēcīgs lāzera stars gar mērķa spirālveida iekšējo virsmu. Mērķis kļūst par sarullētu folijas gabalu, kura izmērs ir vairāki simti mikronu.
Lāzera stars nodrošina 330 džaulu enerģijasvienas pikosekundes ilgums. Tādējādi tas gandrīz pilnībā uzsūcas mērķa dobumā, iekšpusē izveidojot relatīvistisku plazmu un magnētisko lauku ar indukciju vairāk nekā 2 tūkstoši Tesla.
Pēc Korņeva teiktā, pateicoties tam, ka tas ir tik spēcīgslāzers tika vērsts uz salīdzinoši nelielu mērķi 10–12 sekundes, un impulsa jauda izrādījās aptuveni 20 reizes lielāka nekā visas Zemes enerģētikas sektora enerģijas patēriņš.
Pēc tam mērķa skaļumā vairākiempikosekundēs radās viela ar miljardu grādu temperatūru, 1018 daļiņu blīvumu uz cm3 un sasalušu magnētisko lauku vairāk nekā 2000 teslu. Tieši šos parametrus var noteikt plazmā rentgena avotu aktīvajā reģionā
Saskaņā ar pētījuma tekstu kvēlspuldzes tilpumsmagnetizētā viela bija pietiekama, lai tai būtu tās kosmiskā prototipa pamatīpašības. To veicināja arī eksperimentālie apstākļi, jo īpaši tas, ka plazmas tilpumā magnētiskie lauki bija vērsti viens pret otru tā, ka pretējo magnētisko līniju saskares zonā magnētiskā radās daļiņu plūsmas ar ātrumu, kas tuvu gaismas ātrumam.
Kas tagad?
Pieredze rāda, ka attīstītāsstarptautiska grupa, šī tehnika var radīt ne tikai rekordliela lieluma kvazistacionārus magnētiskos laukus, bet arī simulēt tajos izplūstošās plazmas stāvokli ar augstu vielas enerģijas blīvumu un elektromagnētisko enerģiju. Šobrīd laboratorijas astrofizikā tas ir ļoti pieprasīts.
Šī pieredze, pēc starptautiskās grupas domām, kļūspamats tehnikas uzlabošanai, kas rada virzītas daļiņu sijas: padarot tās efektīvākas un jaudīgākas. Šādas ierīces aktīvi izmanto eksperimentālajās zinātnes, medicīnas un drošības sistēmās.
Lasīt arī
Uz draudošās Zemes asteroīds Apophis pamanīja bīstamu parādību. Kas notiek?
Zinātnieki ir noskaidrojuši, kāpēc bērni ir visbīstamākie COVID-19 nesēji
Ko Parkera saules zonde atklāja, lidojot pēc iespējas tuvāk Saulei