Космические джеты молодых звезд образуются благодаря магнитным полям

Астрофизические джеты причисляют к самым зрелищным явлениям нашей Вселенной. Выстреливающие из центра черных дыр, квазаров или протозвезд, эти лучи иногда выступают на несколько световых лет в космос. Впервые в истории, международная команда исследователей провела успешные испытания новой модели, которая объясняет, как магнитные поля образуют эти выбросы у молодых звезд. Ученые из Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)) были частью этого исследования. Их выводы были опубликованы в журнале Science. Знания, почерпнутые из этого исследования, возможно, могут использоваться в терапии рака.

Всякий раз, когда объект в космосе образует вращающийся диск вещества, есть вероятность, что это приведет к возникновению "джета" - тонкой, прямой эмиссии материи, которая исходит из центра диска. Эти структуры наблюдаются особенно в период формирования новых звезд. Но понимание того, как такие тонкие лучи способны образовывать в пределах диска, по-прежнему ускользает от ученых.

Теперь, ученые HZDR, наряду с их европейскими, американскими и азиатскими коллегами, исследовали этот процесс в лаборатории. В лаборатории LULI (Laboratoire pour l"Utilisation des Lasers Intenses) во Франции, ученые воздействовали на пластиковый образец лазерным светом, который привел электроны в ядре мишени в движение, превращая твердый пластиковый объект в проводящую плазму. "Думайте об этом как о, своего рода, быстро расширяющемся горячем облаке электронов и ионов. В небольших масштабах, плазма представляет собой накопление материи молодой звезды", объясняет профессор Томас Кован, со-автор исследования.

Особенным эксперимент сделало то, что плазма подвергается очень мощному импульсному магнитному полю. Дело в том, что под воздействием магнитного поля, обычно очень рассеиваемая плазма начинает фокусироваться, образуя полый центр. В конечном итоге это приводит к появлению ударной волны, от которой начинает выбрасываться очень тонкий луч - джет.

Эксперимент был поставлен таким образом, чтобы позволить провести  экстраполяции с учетом условий, с которыми они могут столкнуться в масштабах Вселенной: за 20 наносекунд - более чем в 100 000 раз быстрее, чем муха крыльями - лабораторная плазма формирует структуры, аналогичных джетам молодых звезд, на образование которых ушло шесть лет. Это позволило исследователям протестировать свою модель с астрономическими наблюдениями, которые были сделаны возможным благодаря космическим телескопам за последние два десятилетия. Данные соответствуют. Например, в джетах могут происходить пересечения потоков частиц, которые, в свою очередь, приводят к образованию очень горячих точек.

"Рентгеновские измерения фактических джетов показывают эти горячие точки, образованные из-за пересечения потоков, на тех же самых областях, как и у плазменной модели в лаборатории", говорит Коуэн. С ее помощью, исследователи смогли предложить модель, которая, впервые в истории, способна объяснить образование джетов исключительно магнитными полями.