Про яку плазмі йдеться?
У лабораторних умовах було отримано акреційні диски чорної дірки. Це така
Такі диски з'являються також навколо зіроктісних подвійних системах, в галактиках, що обертаються, і в протопланетних утвореннях. Крім цього, аналогічна речовина з'являється в механізмі гамма-сплесків, що супроводжують злиття нейтронних зірок і колапс ядер наднових і гіпернових зірок.
Стиснення речовини, а також виділення тепла в результаті тертя шарів, що диференціально обертаються, призводить до розігріву акреційного диска.
Формування аккреционного диска навколо пульсара
Як речовина з'являється природним шляхом?
Ми вже говорили, що газ, що перетікає від одногокомпонента системи до іншого, має значний момент обертання: він з'являється через орбітального руху. Тому частинки газу не можуть падати на зірку радіально. Замість цього вони рухаються навколо неї по кеплеровским орбітах.
В результаті утворюється газовий диск, в якомурозподіл швидкостей відповідає законам Кеплера. Згідно з ним шари, розташовані ближче до зірки, матимуть великі швидкості. Однак через тертя між шарами газу їх швидкості вирівнюються, і внутрішні шари передають частину моменту імпульсу назовні.
Внаслідок цього внутрішні шари наближаються до зірки і врешті-решт падають на її поверхню. Фактично траєкторії окремих частинок газу мають вигляд спіралей, які повільно закручуються.
Радіальний зсув речовини в аккреційному дискусупроводжується вивільненням гравітаційної енергії, частина якої перетворюється в кінетичну енергію (прискорення руху газу при наближенні до зірки), а інша частина перетворюється в тепло і розігріває речовину диска. Тому аккреційний диск випускає теплове електромагнітне випромінювання. Кінетична енергія газу при зіткненні з поверхнею зірки також трансформується в теплову енергію і випромінюється.
Як речовина створили в лабораторії?
Основною властивістю освіти такихрентгенівських джерел буде сильне магнітне випромінювання. Його магнітне поле та індукція можуть досягати декількох тисяч Тесла, відзначають в своїй роботі дослідники з інституту ЛаПлаз, НІЯУ МІФІ і лабораторії CELIA Університету Бордо.
Астрофізика довгий час вважалася долеюспостерігачів, оскільки вплинути на явища, що вивчаються нею, або тим більше відтворити їх уявлялося, м'яко кажучи, скрутним. Унікальність нашого експерименту в тому, що параметри отриманої плазми не потрібно масштабувати, вони відповідають дійсним параметрам плазми навколо чорної діри тісних подвійних систем типу Лебідь Х-1.
Філіп Корнєєв, доцент Інституту лазерних і плазмових технологій НІЯУ МІФІ
Суть методу полягає в ефекті відображенняпотужного лазерного променя вздовж спіралеподібної внутрішньої поверхні мішені Мішенню стає згорнутий шматочок фольги, розмір якого становить кілька сотень мікрон.
Лазерний промінь подає енергію в 330 джоулівтривалістю в одну пікосекунду. Таким чином він майже повністю поглотился в порожнині мішені, створивши всередині релятивістську плазму і магнітне поле індукцією більше 2 тис. Тесла.
За словами Корнєва, за рахунок того, що такий потужнийлазер був спрямований на порівняно малу мету протягом 10-12 секунд, потужність імпульсу виявилася приблизно в 20 разів більше споживаної потужності всієї енергетики Землі.
Після цього обсягом мішені на кількапікосекунд утворилася матерія з температурою у мільярди градусів, щільністю 1018 частинок на см3 та вмороженим магнітним полем понад 2 000 Тесла. Саме ці параметри можна виявити у плазми в активній області рентгенівських джерел
Згідно з текстом дослідження, обсяг розпеченійзамагніченій матерії був достатнім, щоб володіти основними характеристиками свого космічного прототипу. Цьому також сприяли умови експерименту, зокрема те, що всередині обсягу плазми магнітні поля були спрямовані назустріч один одному таким чином, що в області зіткнення зустрічних магнітних ліній відбувалася анігіляція магнітного поля, що призводить до виникнення потоків частинок зі швидкостями, близькими швидкості світла.
Що тепер?
Проведений досвід показав, що розробленаміжнародною групою методика може створювати не тільки квазістаціонарні магнітні поля рекордної величини, але й моделювати стан плазми, що виникає в них, з високою щільністю енергії речовини і електромагнітної енергії. На даному етапі це дуже затребуване в лабораторній астрофізиці.
Цей досвід, на думку міжнародної групи, станеосновою для удосконалення техніки, яка створює спрямовані пучки частинок: зробить їх більш еффектіность і потужними. Такі пристрій активно використовуються в експериментальній науці, медицині, системах безпеки.
Читати також
На загрозливому Землі астероїд Апофіс помітили небезпечне явище. Що відбувається?
Вчені з'ясували, чому діти є найнебезпечнішими переносниками COVID-19
Що виявив зонд Parker Solar Probe, підлетів максимально близько до Сонця