Gökada kümelerindeki ısı iletiminin iç işleyişi, Oxford Üniversitesi, Rochester Üniversitesi ve Chicago Üniversitesi tarafından yönetilen uluslararası araştırmacıların işbirliğiyle çözüldü.
Galaksi kümelerindeki çoğu madde, manyetik alanlar tarafından dişli ve türbülanslı bir durumda olan plazma adı verilen zayıf iyonize gaz biçimindedir; Bu gökada kümelerinin çoğunu gözlemleyen gökbilimciler, zorlu bir bilmeceyle karşı karşıya kaldılar: hepsi beklenenden çok daha sıcak görünüyor.
Makale yazarı Dr. Jena Meinecke ve araştırma ekibi, dünyanın en büyük lazer sistemini (California’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki (LLNL) Ulusal Ateşleme Tesisi’ni (NIF)) kullandı. galaksi kümeleri.
Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nden yardımcı yazar Profesör Alexander Schekochihin, “Gökada kümelerini dolduran plazmaya, merkezlerindeki şiddetli aktif galaksiler tarafından enerji nasıl enjekte edilir, daha sonra nasıl etrafa yayılır ve tüm devasa galaksiyi ısıtır? Chandra X-ışını Gözlemevi gibi gözlemevlerinin yakaladığı X-ışını parıltısını üreten sistem – bunlar Evrenimizin en büyük yapı taşları hakkında temel sorular. naif beklentilere kıyasla bastırılmış. Bu tür bastırma için çeşitli şemalar, sayısal olarak, ancak çok geçici olarak teorikleştirilmiş ve simüle edilmiştir.”
“Burada birdenbire onu gerçek bir laboratuvar plazmasında bulduk – ve bu nedenle deney şimdi astrofiziksel bir plazmanın temel özelliklerini çözmeye yardımcı olmak için teoriyi bir adım öteye taşıma şansına sahip, heyecan verici bir olasılık.”
Araştırma sırasında Oxford Üniversitesi’nde bulunan ve şu anda Boise Eyalet Üniversitesi’nde bulunan Dr. Meinecke şöyle devam etti: “NIF’de yapılan deneyler kelimenin tam anlamıyla bu dünyanın dışında. Evrenin güçlü dinamiklerini laboratuvara taşıyabilecek kapasitede. , NIF gerçekten bilinmeyene adım atmak için fırsatlar sunuyor.”
Araştırmacılar, NIF’deki deneylerde plastik folyoları buharlaştırmak ve çalkantılı ve manyetize bir plazma oluşturmak için lazer ışınları kullandılar.
Princeton Üniversitesi Astrofizik Bilimler Bölümü’nden Dr. Archie Bott, “Bu NIF deneylerinde benzersiz olan şey, plazmadaki elektronların birbirleriyle yeterince seyrek çarpışmaları ve sonunda karışık manyetik alan çizgilerini takip etmeleridir” diyor.
Dr. Bott, “Galaksi kümelerinde meydana geldiğine inanılan bu fenomen, bastırılmış ısı iletimine neden oluyor” dedi.
Bu etki, laboratuvar verilerinde açıkça görülmektedir: ölçümler, zamanla devam eden ve ısının kaçamadığı sıcak plazma ceplerini göstermektedir.
Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nden Profesör Gianluca Gregori, deneylerin baş araştırmacısı, “Bu çalışma, plazmalarda meydana gelen hem manyetize hem de türbülanslı mikroskobik süreçleri anlamak için önemli bir basamak taşıdır. Deneysel bulgular biraz şaşırtıcıdır. enerjinin, basit teorilerden beklediğimizden çok farklı şekillerde taşındığını gösterdikleri için.”
NIF deneysel kampanyasını tasarlamak ve yorumlamaya yardımcı olmak için simülasyon çabalarını yöneten Flash Center of Computational Science’ın direktörü Profesör Petros Tzeferacos, “Bu gerçekten şaşırtıcı bir sonuç,” diyor.
“NIF deneylerini modellemek için, geliştirdiğimiz çoklu fizik simülasyon kodu olan FLASH’ın tüm fizik yeteneklerini taşımaya getirdik. termal taşımanın bastırılması beklediğimizin ötesindeydi.”
Simülasyonlar, elektron ısı taşınımını kontrol ederek deneysel sonuçları yeniden üretse de, gözlemlenen baskılamadan nihai olarak sorumlu olan mikroskobik mekanizma belirsizliğini koruyor.
Bu etkileşimlerin ayrıntılarına bakmak için NIF lazer kullanılarak daha ileri çalışmalar için hazırlıklar devam etmektedir.
Projenin LLNL’deki irtibat bilimcisi Dr. James Steven Ross, “Bu deneyler, karmaşık fizik süreçleri hakkında fikir veriyor ve ayrıca, optimize edilmiş bir hedef tasarımı ve teşhis konfigürasyonu ile yaklaşan NIF Discovery Science deneylerinde yanıtlamayı umduğumuz ek soruları gündeme getiriyor” dedi.
Bu deneyler, laboratuvar keşiflerinin, gözlemleri tamamlayıcı bir şekilde astrofiziksel sistemlerin anlaşılmasına nasıl yardımcı olabileceğini göstermektedir.
Araştırma yayınlandı Bilim Gelişmeleri.
Lazer güdümlü deneyler, evrenin oluşumu hakkında bilgi sağlar
J. Meinecke ve diğerleri, Gökada kümesi türbülanslı plazmalarının bir laboratuvar kopyasında ısı iletiminin güçlü şekilde bastırılması, Bilim Gelişmeleri (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abj6799. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj6799
Alıntı: Araştırmacılar, 9 Mart 2022’de https://phys.org/news/2022-03-unravel-galaxy-clusters.html adresinden alınan gökada kümelerindeki (2022, 9 Mart) ısı iletiminin iç işleyişini çözüyor
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.