O akej plazme hovoríme?
Akréčné disky čiernych dier boli získané v laboratórnych podmienkach. Je to takto
Takéto disky sa objavujú aj okolo hviezd vblízkych binárnych sústavách, v rotujúcich galaxiách a v protoplanetárnych formáciách. Okrem toho sa podobná látka objavuje v mechanizme gama zábleskov, ktoré sprevádzajú zlúčenie neutrónových hviezd a kolaps jadier supernov a hypernov.
Stláčanie hmoty, ako aj uvoľňovanie tepla v dôsledku trenia rozdielne rotujúcich vrstiev vedie k zahrievaniu akrečného disku.
Tvorba akumulačného disku okolo pulzaru
Ako sa látka javí prirodzene?
Už sme povedali, že plyn prúdi z jednéhokomponentu systému do druhého, má výrazný moment hybnosti: objavuje sa v dôsledku obežného pohybu. Preto nemôžu častice plynu radiálne padať na hviezdu. Namiesto toho sa okolo neho pohybujú na obežných dráhach Keplerian.
V dôsledku toho sa vytvorí plynový disk, v ktoromrozloženie rýchlosti zodpovedá Keplerovmu zákonu. Podľa nej budú mať vrstvy umiestnené bližšie k hviezde vyššie rýchlosti. V dôsledku trenia medzi vrstvami plynu sa však ich rýchlosti vyrovnávajú a vnútorné vrstvy prenášajú časť svojho momentu hybnosti smerom von.
Vďaka tomu sa vnútorné vrstvy priblížia k hviezde a nakoniec spadnú na jej povrch. V skutočnosti sú trajektórie jednotlivých častíc plynu vo forme špirál, ktoré sa pomaly krútia.
Radiálne posunutie hmoty v akrečnom diskusprevádzané uvoľnením gravitačnej energie, ktorej časť sa zmení na kinetickú energiu (zrýchlenie pohybu plynu pri priblížení sa k hviezde) a druhá časť sa zmení na teplo a ohrieva hmotu disku. Akrečný disk preto emituje tepelné elektromagnetické žiarenie. Kinetická energia plynu pri zrážke s povrchom hviezdy sa tiež transformuje na tepelnú energiu a vyžaruje sa.
Ako vznikla látka v laboratóriu?
Hlavnou vlastnosťou vzniku takýchtoZdrojom röntgenového žiarenia bude silné magnetické žiarenie. Jeho magnetické pole a indukcia môžu dosiahnuť niekoľko tisíc Tesla, uviedli vo svojej práci výskumníci z LaPlaz Institute, NRNU MEPhI a laboratória CELIA univerzity v Bordeaux.
Astrofyzika bola dlho považovaná za odborpozorovateľov, keďže sa jej zdalo ťažké, mierne povedané, ovplyvniť javy, ktoré skúmala, ba čo viac, reprodukovať ich. Jedinečnosť nášho experimentu spočíva v tom, že parametre výslednej plazmy nie je potrebné škálovať, zodpovedajú skutočným parametrom plazmy v blízkosti čiernej diery blízkych binárnych systémov ako Cygnus X-1.
Philipp Korneev, docent, Inštitút laserových a plazmových technológií, Národná výskumná jadrová univerzita MEPhI
Podstatou metódy je efekt odrazusilný laserový lúč pozdĺž špirálovitého vnútorného povrchu cieľa. Terčom sa stáva zrolovaný kus fólie, ktorej veľkosť je niekoľko sto mikrónov.
Laserový lúč dodáva 330 Joulov energietrvanie jednej pikosekundy. Teda je takmer úplne absorbovaný v cieľovej dutine a vytvára vo vnútri relativistickú plazmu a magnetické pole s indukciou viac ako 2 tisíc Tesla.
Podľa Korneva kvôli tomu, že je taký silnýlaser bol nasmerovaný na relatívne malý cieľ na 10–12 sekúnd a výkon impulzu bol približne 20-krát väčší ako spotreba energie celého energetického sektora Zeme.
Potom v cieľovom objeme pre niekoľkopikosekundách vznikla hmota s teplotou miliárd stupňov, hustotou 1018 častíc na cm3 a zamrznutým magnetickým poľom viac ako 2000 Tesla. Práve tieto parametre možno zistiť v plazme v aktívnej oblasti zdrojov röntgenového žiarenia
Podľa textu štúdie objem žiarovkyzmagnetizovaná hmota stačila na to, aby mala základné vlastnosti svojho kozmického prototypu. Toto uľahčili aj experimentálne podmienky, najmä skutočnosť, že vo vnútri objemu plazmy boli magnetické polia smerované k sebe tak, že v oblasti dotyku protiľahlých magnetických línií došlo k anihilácii magnetického poľa, čo viedlo k vzniku tokov častíc s rýchlosťami blízkymi rýchlosti svetla.
Čo teraz?
Skúsenosti ukázali, že vyvinutýmedzinárodnou skupinou môže táto technika vytvárať nielen kvázistacionárne magnetické polia rekordnej veľkosti, ale aj simulovať stav plazmy vznikajúcej v nich s vysokou energetickou hustotou hmoty a elektromagnetickou energiou. V tejto fáze je to v laboratórnej astrofyzike veľmi žiadané.
Táto skúsenosť sa podľa medzinárodnej skupiny stanezáklad pre zdokonalenie techniky, ktorá vytvára smerované lúče častíc: zvyšuje ich efektívnosť a výkonnosť. Takéto zariadenia sa aktívne používajú v experimentálnej vede, medicíne a bezpečnostných systémoch.
Prečítajte si tiež
Na hrozivom asteroide Zeme Apophis si všimol nebezpečný jav. Čo sa deje?
Vedci zistili, prečo sú deti najnebezpečnejším nosičom látky COVID-19
Čo objavila Parkerova solárna sonda, keď letela čo najbližšie k Slnku