Vedci z Princetonského laboratória plazmovej fyziky (PPPL) dosiahli prelom v pochopení vesmírnych procesov. V laboratórnych podmienkach sa im podarilo vytvoriť prúdy plazmy, ktoré pripomínajú výtrysky z mladých hviezd a čiernych dier.

Hoci sú tieto plazmové prúdy na Zemi podstatne menšie a slabšie ako ich vesmírne náprotivky, pomohli nám odhaliť dlhoročnú záhadu týkajúcu sa ich vzniku. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Extrémne javy vo vesmíre

Čierne diery zrejme netreba bližšie predstavovať nikomu, kto sa aspoň trochu zaujíma o vedu a vesmír. Tieto monštruózne vesmírne objekty svojim gravitačným zovretím pohlcujú všetko, vrátane svetla. V niektorých prípadoch však vystreľujú do obrovských vzdialeností relativistický výtrysky alebo „jety“ Hoci sú tieto „jety“ nesmierne zaujímavé, sú extrémne zložité na štúdium a pochopenie.

Pri čiernych dierach vznikajú, keď časť hmoty padajúcej do diery unikne pozdĺž magnetických siločiar na póly, odkiaľ je vypustená do vesmíru. Ako presne tento proces prebieha, bolo doteraz nejasné. Experiment, ktorý viedla fyzička Sophia Malko, teraz prvýkrát priamo potvrdil jednu z dlhoročných hypotéz.

Ako prebiehal výskum?

Tím v štúdii skúmal, ako sa plazma, ionizovaný plyn pozostávajúci z nabitých častíc, správa v prítomnosti silného magnetického poľa. Na to využili metódu protónovej rádiometrie, ktorá sleduje, ako protóny reagujú na plazmu a magnetické pole.

Fyzici najprv vytvorili plazmu pomocou laserového lúča, ktorý vystrelili na tenký plastový disk. Následne vznikli protóny a röntgenové žiarenie, ktoré prešli cez niklovú mriežku umiestnenú medzi dvoma silnými magnetickými cievkami. Mriežka fungovala ako filter, ktorý tvaroval svetlo a častice do mriežky malých lúčov.

Pozorovania odhalili zaujímavý jav – magnetické pole sa začalo vydúvať pod tlakom expandujúcej plazmy, pričom na okrajoch sa objavili bubliny a stĺpce. Tento jav, známy ako Magneto-Rayleigh-Taylorova nestabilita, bol dlho teoreticky predpokladaný, ale nikdy priamo pozorovaný.

Keď plazma stratila energiu, magnetické pole sa vrátilo do pôvodnej polohy a plazma vytvorila dlhý, tenký prúd, ktorý pripomínal relativistický výtrysk, aký pozorujeme u čiernych dier.

Tieto poznatky nielenže zlepšujú naše chápanie vesmírnych javov, ale majú aj praktický význam pre výskum jadrovej fúzie, ktorá by mohla priniesť čistú energiu budúcnosti. Pochopenie vzťahu medzi plazmou a magnetickými poľami je kľúčom k zlepšeniu fúznych reaktorov.

Ako uviedla Malko, pozorovanie tak presnej Magneto-Rayleigh-Taylorovej nestability je prelomovým objavom: „Tento jav bol dlho predpokladaný, ale až teraz sme ho dokázali pozorovať s takou presnosťou. Je fascinujúce, že dokážeme v laboratóriu napodobniť procesy, ktoré sa odohrávajú v obrovských mierkach vo vesmíre.“