Despre ce fel de plasmă vorbim?
Discurile de acreție ale unei găuri negre au fost obținute în laborator.
Astfel de discuri apar, de asemenea, în jurul stelelor din sistemele binare apropiate, în galaxiile rotative și în formațiunile protoplanetare.În plus, o substanță similară apare în mecanismul exploziilor de raze gama care însoțesc fuziunea stelelor neutronice și colapsul nucleelorsupernove și hipernove.
Compresia materiei, precum și eliberarea căldurii ca urmare a frecării straturilor rotative diferențial, conduc lala încălzirea discului de acumulare.
Formarea discului de acumulare în jurul unui pulsar
Cum apare o substanță în mod natural?
Am spus deja că gazul curge dintr-unulcomponentă a sistemului la alta, are un moment unghiular semnificativ: apare datorită mișcării orbitale. Prin urmare, particulele de gaz nu pot cădea radial pe stea. În schimb, se mișcă în jurul ei pe orbite Kepleriene.
Ca rezultat, se formează un disc de gaz, în care distribuția vitezelor corespunde legilor lui Kepler.Potrivit acesteia, straturile mai apropiate de stea vor avea viteze mari.Cu toate acestea, datorită frecării dintre straturile de gaz, vitezele lor se egalizează și straturile interioare transmito parte din momentul său cinetic spre exterior.
Ca urmare, straturile interioare se apropie de stea și, în cele din urmă, cad la suprafața ei. De fapt, traiectoriile particulelor de gaz individuale sunt sub formă de spirale care se răsucesc încet.
Deplasarea radială a materiei în discul de acumulareînsoțită de eliberarea de energie gravitațională, o parte a căreia se transformă în energie cinetică (accelerarea mișcării gazelor la apropierea de o stea), iar cealaltă parte se transformă în căldură și încălzește materia discului. Prin urmare, discul de acumulare emite radiații electromagnetice termice. Energia cinetică a gazului la coliziune cu suprafața stelei este, de asemenea, transformată în energie termică și radiată.
Cum a fost creată substanța în laborator?
Principala proprietate a formării unor astfel deSursele de raze X vor fi radiații magnetice puternice. Câmpul său magnetic și inducția pot ajunge la câteva mii de Tesla, potrivit cercetătorilor de la Institutul LaPlaz, NRNU MEPhI și laboratorul CELIA al Universității din Bordeaux.
Pentru o lungă perioadă de timp, astrofizica a fost considerată a fi domeniul observatorilor, deoarece era dificil, să o spunem ușor, să influențeze fenomenele pe care le-a studiat sau chiar mai mult să le reproducă.Unicitatea experimentului nostru este că parametrii plasmei obținute nu trebuie să fie scalați, ci corespundparametrii reali ai plasmei din vecinătatea găurii negre a sistemelor binare apropiate de tip Cygnus X-1.
Philipp Korneev, profesor asociat, Institutul de Tehnologii Laser și Plasmă, Universitatea Națională de Cercetare Nucleară MEPhI
Esența metodei constă în efectul reflectării unui fascicul laser puternic de-a lungul suprafeței interioare spirale a țintei .Ținta este o bucată de folie laminată, a cărei dimensiune este de câteva suteMicroni.
Raza laser furnizează 330 Jouli de energiedurata unei picosecunde. Astfel, a fost aproape complet absorbit în cavitatea țintă, creând o plasmă relativistă în interior și un câmp magnetic cu o inducție de peste 2 mii Tesla.
Potrivit lui Kornev, datorită faptului că un laser atât de puternica vizat o țintă relativ mică timp de 10-12 secunde, puterea pulsului sa dovedit a fi de aproximativ 20 de ori mai mare decât consumul de energie al întregii energii a Pământului.
După aceea, în volumul țintei s-a format materie cu o temperatură de miliarde de grade, o densitate de 1018 particule pe cm3 și un câmp magnetic înghețat de peste 2.000 Tesla în volumul țintei timp de câteva picosecunde.Acești parametri pot fi găsiți în plasmă în regiunea activă a surselor de raze X
Conform textului studiului, volumul de incandescențămateria magnetizată era suficientă pentru a poseda caracteristicile de bază ale prototipului său cosmic. Acest lucru a fost facilitat și de condițiile experimentale, în special de faptul că în interiorul volumului de plasmă câmpurile magnetice au fost direcționate unul către celălalt în așa fel încât în zona de contact a liniilor magnetice opuse a avut loc anihilarea câmpului magnetic, ducând la apariția fluxurilor de particule cu viteze apropiate de viteza luminii.
Ce acum?
Experimentul a arătat că tehnica dezvoltată de grupul internațional poate crea nu numai câmpuri magnetice cvasi-staționare de magnitudine record, ci și simulează starea plasmei care apare în ele cu o densitate mare de energie a materiei și energie electromagnetică.În acest stadiu, este foarte solicitat în astrofizica de laborator.
Această experiență, potrivit grupului internațional, va devenio bază pentru îmbunătățirea tehnicii care creează fascicule de particule direcționate: făcându-le mai eficiente și mai puternice. Astfel de dispozitive sunt utilizate în mod activ în științe experimentale, medicină și sisteme de securitate.
Citește și
Pe amenințătorul asteroid Pământ, Apophis a observat un fenomen periculos. Ce se întâmplă?
Oamenii de știință au aflat de ce copiii sunt cei mai periculoși purtători de COVID-19
Ceea ce a descoperit Parker Solar Probe când a zburat cât mai aproape de Soare