Потоки высокоскоростной материи создают одни из самых впечатляющих объектов в космосе. Такие потоки исходят от молодых звезд, рентгеновских двойных звезд и даже от сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Теперь ученые, возможно, нашли ответ на вопрос, какой механизм создает эти потоки, и узнали немного больше о физике нашей Вселенной.
Теоретические объяснения причин возникновения этих струй существуют уже много лет. Однако теперь астрономы с помощью мощных лазеров смогли экспериментально подтвердить один из предложенных механизмов.
«Это исследование — пример того, как лабораторные эксперименты можно использовать для проверки механизмов, которые могут приводить к явлениям, наблюдаемым нами в космосе», — сказал Эрик Блэкман, один из исследователей, в пресс-релизе.
Начало исследования
В данном случае исследователи сфокусировали мощный лазерный луч на крошечной железной мишени. Это позволило им воссоздать модель пучков в космосе и, в частности, сверхзвуковой поток плазмы. Поскольку ничто не препятствовало распространению образовавшейся железной плазмы, она вытекала из мишени в виде квазисферического потока. Затем исследователи создали еще один легкий сверхзвуковой поток плазмы из пластикового кольца, окружающего центральную мишень, чтобы увидеть, как на него влияет окружающий ветер.
«Новизна этого эксперимента заключается в том, как мы распределяем лазерную энергию в пространстве: центральная точка генерирует поток железа, а внешнее кольцо воздействует на пластик, — рассказала Алессандра Равазио, одна из исследовательниц, в пресс-релизе. — Таким образом мы можем создать вложенную геометрию и изучить взаимодействие между двумя потоками».
Результаты исследования показывают, что при взаимодействии двух видов плазмы поток железной плазмы резко сужается. Вместо того чтобы распространяться во всех направлениях, поток железа движется преимущественно в одном направлении. В результате этого взаимодействия возникает ударная волна, которая благодаря импульсу и инерции внешнего «пластикового» ветра сжимает внутренний поток железа в струю.
Полученные данные показывают, как происходит это явление — по крайней мере, в лабораторных условиях. Это открывает возможности для будущих экспериментов. На данный момент, похоже, исследователи нашли доказательства существования механизма создания таких космических струй.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.