Einige der schönsten Strukturen, die im Universum beobachtet werden, sind die komplizierten Jets aus Überschallmaterial, die sich von akkretierenden Sternen wie jungen Protosternen und schwarzen Löchern mit Sternmasse entfernen. Das einfallende Gas von den Scheiben, das normalerweise das Schwarze Loch oder den hungrigen jungen Stern speist, wird irgendwie umgeleitet und in das interstellare Medium (ISM) geblasen.
Es wird viel Arbeit geleistet, um zu verstehen, wie aus Akkretionsscheibenmaterial ein schneller Abfluss wird, der eine oft verknotete, klumpige Wolke aus abfließendem Gas bildet. Die allgemeine Idee war, dass der Sternstrahl in einem stetigen Fluss (wie ein Feuerwehrschlauch) ausgestoßen wird, nur damit er mit dem umgebenden ISM interagiert und dabei aufbricht. Eine einzigartige Zusammenarbeit zwischen Plasmaphysikern, Astronomen und Computerwissenschaftlern könnte jedoch die wahre Natur dieser verknoteten Strukturen aufgedeckt haben. Sie wurden nicht verknotet, sie wurden so geboren…
“Die vorherrschende Theorie besagt, dass Jets im Wesentlichen Feuerlöschschläuche sind, die Materie in einem stetigen Strom herausschießen, und der Strom bricht auf, wenn er mit Gas und Staub im Weltraum kollidiert - aber das scheint doch nicht so zu sein", Sagte Adam Frank, Professor für Astrophysik an der Universität von Rochester und Mitautor der jüngsten Veröffentlichung. Laut Frank deuten die aufregenden Ergebnisse der internationalen Zusammenarbeit darauf hin, dass die Jets weit davon entfernt sind, ein stetiger Gasstrom aus der zirkumstellaren Akkretionsscheibe ausgestoßen zu werden, sondern „eher wie Kugeln oder Schrot abgefeuert werden“. Es ist daher kein Wunder, dass die riesigen Sternstrahlen verdreht, verknotet und stark strukturiert erscheinen.
Ein Mitglied der Zusammenarbeit, Professor Sergey Lebedev und sein Team am Imperial College London, versuchten, die Physik eines Sterns im Labor zu replizieren, und das Experiment stimmte sehr gut mit der bekannten Physik von Sternjets überein. Die Pionierarbeit von Lebedev wird als das möglicherweise „beste“ astrophysikalische Experiment gelobt, das jemals durchgeführt wurde.
Mit einer Aluminiumscheibe legte Lebedev einen starken Energieimpuls an. Innerhalb der ersten Milliardstelsekunden begann das Aluminium zu verdampfen und erzeugte eine kleine Plasmawolke. Dieses Plasma wurde zu einem Akkretionsscheibenanalogon, einem mikroskopischen Äquivalent des Plasmas, das in einen Protostern gezogen wurde. In der Mitte der Scheibe war das Aluminium vollständig erodiert und hatte ein Loch erzeugt. Durch dieses Loch könnte ein Magnetfeld, das unterhalb der Scheibe angelegt wird, durchdringen.
Es scheint, dass die Dynamik des mit dem Plasma wechselwirkenden Magnetfelds die beobachteten Eigenschaften ausgedehnter Sternstrahlen genau wiedergibt. Zuerst drückt das Magnetfeld das Plasma um das Loch der Scheibe herum zur Seite, aber seine Struktur entwickelt sich, indem es eine Blase erzeugt, sich dann verdreht und verzieht und einen Knoten im Plasmastrahl bildet. Dann tritt ein sehr wichtiges Ereignis ein; Die anfängliche magnetische „Blase“ klemmt ab und wird weggeschleudert. Eine weitere Magnetblase bildet sich, um den Vorgang erneut fortzusetzen. Diese dynamischen Prozesse führen dazu, dass Plasmapakete in Stößen freigesetzt werden und nicht in der stabilen, klassischen „Feuerwehrschlauch“ -Methode.
“Wir können diese schönen Jets im Weltraum sehen, aber wir können nicht sehen, wie die Magnetfelder aussehen", Sagt Frank. „Ich kann nicht rausgehen und Sonden in einen Stern stecken, aber hier können wir uns ein Bild machen - und es sieht so aus, als wäre das Feld ein seltsames, verwickeltes Durcheinander.”
Durch das Schrumpfen dieses kosmischen Phänomens in ein Laborexperiment haben die Forscher etwas Licht auf den möglichen Mechanismus geworfen, der die Struktur von Sternstrahlen antreibt. Es scheint, dass magnetische Prozesse, nicht ISM-Wechselwirkungen formen die verknotete Struktur von Sternstrahlen, wenn sie geboren werden, nicht nachdem sie sich entwickelt haben.
Quelle: EurekAlert
