Астрофизический джет воссоздан в земной лаборатории
|
Исследователям из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) удалось воссоздать в своей лаборатории условия, необходимые для возникновения джета — потока заряженных частиц, формирующегося в глубинах звезд, пульсаров и даже активных ядрах галактик.
Астрофизические джеты считаются одними из самых крупных и высокоэнергетических объектов Вселенной. Вырвавшись из тисков сверхмассивных черных дыр, вокруг которых вращаются галактики, входящая в состав джета материя мчится сквозь пространство с околосветовыми скоростями. Джеты, сформировавшиеся в недрах молодых звезд, не так эффектны, но тоже способны поразить воображение.
Астрофизики полагают, что джеты формируются по мере того, как вещество падает на поверхность массивного вращающегося объекта из окружающего его пылевого диска, а затем выбрасывается в космос с полюсов объекта с помощью его мощного магнитного поля. Ученые пока затрудняются с точностью объяснить механизм работы этой электромагнитной пушки. Возможно, что ответ на поставленный вопрос будет найден в ходе экспериментов с воссозданием небольших джетов в лабораторных условиях.
Такая работа ведется, в частности, в лаборатории плазменной физики Калифорнийского технологического института, возглавляемой Полом Белланом (Paul Bellan). Первый удачный опыт, пишет New Scientist SPACE, был проведен еще три года назад, однако очень короткая продолжительность этого процесса (всего двадцать микросекунд) долгое время не позволяла понять его физическую сущность.
Улучшение технической базы эксперимента (помимо прочего, в распоряжении ученых появилась высокоскоростная камера) позволило наконец сделать несколько снимков миниатюрного джета. К удивлению исследователей, созданный ими джет оказался куда более высокоструктурированным, чем предполагалось изначально. По словам самого Беллана, он и его коллеги предполагали увидеть «большое облако плазмы» и ничего более.
В ходе эксперимента к перфорированному металлическому диску и окружающему его перфорированному металлическому кольцу был приложен мощный электрический разряд, благодаря чему расположенная позади диска магнитная спираль сгенерировала магнитные поля, окружившие всю систему. Затем сквозь отверстия в диске и кольце был пропущен газ, который моментально ионизировался и сформировал так называемые «паучьи ноги» (см. снимок).
Вскоре это образование превратилось в джет, повинуясь простому закону физики: течения, следующие в одном направлении, притягивают друг друга, а следующие в противоположном — отталкивают. По словам экспериментаторов, им удавалось создавать джеты длиной до 30 сантиметров и скоростью перемещения заряженных частиц от 10 до 50 километров в секунду. Более подробное описание эксперимента с полагающимися схемами и диаграммами можно увидеть здесь.
Ожидается, что в скором времени работа Беллана и его коллег будет опубликована в журнале Physical Review Letters.
«Лабораторный джет» в процессе формирования (фото с сайта www.newscientistspace.com)