Nyt eksperiment validerer meget spekuleret mekanisme bag dannelsen af ​​stjerner

Hvordan har stjerner og planeter udviklet sig fra skyerne af støv og gas, der engang fyldte kosmos? Et nyt eksperiment ved US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har vist gyldigheden af ​​en udbredt teori kendt som "magnetorotational ustabilitet, "eller MR, der søger at forklare dannelsen af ​​himmellegemer.

Teorien går ud på, at MR tillader akkretionsdiske, støvskyer, gas, og plasma, der hvirvler rundt om voksende stjerner og planeter samt sorte huller, at falde sammen i dem. Ifølge teorien, dette sammenbrud sker, fordi turbulent hvirvlende plasma, teknisk kendt som "Keplerian -strømme, "gradvist vokser ustabil inden for en disk. Ustabiliteten får vinkelmoment - den proces, der holder baner i kredsløb til at blive trukket ind i solen - til at falde i de indre dele af disken, som derefter falder i himmellegemer.

I modsætning til baner i kredsløb, sagen i tætte og overfyldte akkretionsskiver kan opleve kræfter som friktion, der får diskene til at miste vinkelmoment og blive trukket ind i de genstande, de hvirvler rundt. Imidlertid, sådanne kræfter kan ikke fuldt ud forklare, hvor hurtigt stof skal falde ned i større objekter, for at planeter og stjerner kan dannes på en rimelig tidsplan.

MR -forsøg

Hos PPPL, fysikere har simuleret den hypotetiserede bredere proces i laboratoriets MR -eksperiment. Den unikke enhed består af to koncentriske cylindre, der roterer med forskellige hastigheder. I dette eksperiment, forskere fyldte cylindrene med vand og fastgjorde en vandfyldt plastkugle, der var forbundet med en fjeder til en stolpe i midten af ​​enheden; stræknings- og bøjningsfjederen efterlignede de magnetiske kræfter i plasmaet ved tilførselsskiver. Forskere roterede derefter cylindrene og videoede boldens adfærd set ovenfra og ned.

Fundene, rapporteret i Kommunikationsfysik , sammenlignede bevægelserne med den fjederbundne kugle, når den roterede med forskellige hastigheder. "Uden strækning, intet sker med vinkelmomentet, "sagde Hantao Ji, en professor i astrofysiske videnskaber ved Princeton University og hovedforsker på MR og en medforfatter af papiret. "Der sker heller ikke noget, hvis foråret er for stærk."

Imidlertid, direkte måling af resultaterne fandt ud af, at når fjederbindingen var svag-analog med tilstanden af ​​magnetfelterne i tiltrækningsskiver-var adfærden for boldens vinkelmoment i overensstemmelse med MR-forudsigelser om udviklingen i en reel tilvækningsskive. Resultaterne viste, at den svagt fastbundne roterende kugle fik vinkelmoment og flyttede sig udad under forsøget. Da vinkelmomentet i et roterende legeme skal bevares, enhver gevinst i momentum skal matches med et tab af momentum i den indre sektion, tillader tyngdekraften at trække disken ind i det objekt, den har kredset om.