بعض أجمل الهياكل التي لوحظت في الكون هي النفاثات المعقدة للمواد الأسرع من الصوت التي تبتعد عن النجوم المتراكمة ، مثل النجوم البدائية الفتية والثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية. تتكون هذه النفاثات من غاز موازٍ بدرجة عالية ، يتم تسريعها وإخراجها بسرعة من أقراص التراكم النجمية. يتم إعادة توجيه الغاز المتساقط من الأقراص ، والذي عادةً ما يغذي الثقب الأسود أو النجم الشاب الجائع ، وينفخ في الوسط النجمي (ISM).
يتم القيام بالكثير من العمل لفهم كيفية تحويل مادة قرص التراكم إلى تدفق سريع للخارج ، وتشكيل سحابة متكتلة معقودة في كثير من الأحيان من الغاز المتدفق. كانت الفكرة العامة هي أن النفاثة النجمية تقذف بتدفق ثابت (مثل خرطوم حريق) ، فقط لتتفاعل مع ISM المحيط بها ، وتتفكك أثناء ذلك. ومع ذلك ، فقد يكون التعاون الفريد بين علماء فيزياء البلازما وعلماء الفلك وعلماء الحوسبة قد اكتشف الطبيعة الحقيقية وراء هذه الهياكل المعقدة.لم يصبحوا معقودين ، لقد ولدوا بهذه الطريقة...
'تقول النظرية السائدة أن النفاثات هي في الأساس خراطيم حريق تطلق المادة في دفق مستمر ، ويتفكك التيار عند اصطدامه بالغاز والغبار في الفضاء - ولكن لا يبدو أن هذا صحيح بعد كل شيءقال آدم فرانك ، أستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة روتشستر ، والمؤلف المشارك للنشر الأخير. وفقًا لفرانك ، فإن النتائج المثيرة التي كشفها التعاون الدولي تشير إلى أنه بعيدًا عن كونها دفقًا ثابتًا من الغاز يتم طرده من قرص التراكم المحيطي ، فإن النفاثات 'تُطلق مثل الرصاص أو الرصاص'. لذلك لا عجب أن تبدو النفاثات النجمية الضخمة ملتوية ومعقدة ومنظمة للغاية.
قام عضو في التعاون ، البروفيسور سيرجي ليبيديف وفريقه في إمبريال كوليدج لندن ، بمحاولة لتكرار فيزياء نجم في المختبر ، وتطابق التجربة جيدًا مع الفيزياء المعروفة للنفاثات النجمية. تم الإشادة بالعمل الرائد الذي قام به ليبيديف باعتباره ربما 'أفضل' تجربة فيزيائية فلكية تم تنفيذها على الإطلاق.
باستخدام قرص من الألومنيوم ، طبق ليبيديف نبضًا عالي الطاقة من الطاقة عليه. في غضون المليارات القليلة الأولى من الثانية ، بدأ الألمنيوم في التبخر ، مما أدى إلى تكوين سحابة صغيرة من البلازما. أصبحت هذه البلازما تناظريًا لقرص تراكمي ، وهو مكافئ مجهري للبلازما التي يتم جرها إلى نجم أولي. في وسط القرص ، تآكل الألمنيوم تمامًا ، مما أحدث ثقبًا. من خلال هذا الثقب ، يمكن أن يخترق مجال مغناطيسي ، يتم تطبيقه أسفل القرص.
يبدو أن ديناميكيات المجال المغناطيسي التي تتفاعل مع البلازما تصور بدقة الخصائص المرصودة للنفاثات النجمية الممتدة. في البداية ، يقوم المجال المغناطيسي بدفع البلازما جانبًا حول فتحة القرص ، لكن هيكلها يتطور عن طريق تكوين فقاعة ، ثم الالتواء والتزييف ، وتشكيل عقدة في تدفق البلازما. بعد ذلك ، يقع حدث مهم للغاية ؛ تبدأ 'الفقاعة' المغناطيسية الأولية بالقرص وتدفع بعيدًا. تتشكل فقاعة مغناطيسية أخرى لمواصلة العملية من جديد. تتسبب هذه العمليات الديناميكية في إطلاق حزم البلازما على شكل دفعات وليس بطريقة 'خرطوم الحريق' الكلاسيكية الثابتة.
'يمكننا أن نرى هذه النفاثات الجميلة في الفضاء ، لكن ليس لدينا طريقة لرؤية كيف تبدو الحقول المغناطيسية'، كما يقول فرانك. 'لا يمكنني الخروج وإلصاق المجسات بنجمة ، ولكن هنا يمكننا الحصول على فكرة - ويبدو أن الحقل عبارة عن فوضى غريبة ومتشابكة. '
من خلال تقليص هذه الظاهرة الكونية إلى تجربة معملية ، ألقى الباحثون بعض الضوء على الآلية المحتملة التي تقود بنية النفاثات النجمية. يبدو أن العمليات المغناطيسية ،ليستشكل تفاعلات ISM البنية المعقدة للنفاثات النجمية عند ولادتها ، وليس بعد تطورها.
مصدر: EurekAlert