اخیراً محققان موفق به شبیه‌سازی یکی از پدیده‌های شدید اخترفیزیکی در آزمایشگاه شده‌اند که تا پیش از این فقط در فضا مشاهده می‌شد. در این آزمایش که توسط فیزیکدانان آزمایشگاه فیزیک پلاسما پرینستون (PPPL) انجام شده، جت های اختر فیزیکی به‌وجود آمده‌اند که شباهت زیادی به فوران‌های عظیم موجود در اطراف سیاهچاله‌ها و ستاره‌های جوان دارند.
اگرچه نسخه آزمایشگاهی این جت‌ها به اندازه نمونه‌های واقعی که ممکن است میلیون‌ها سال نوری گسترده شوند، بزرگ یا قدرتمند نیست، اما نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در فهم ما از نحوه تشکیل این فوران‌ها و چگونگی پرتاب آنها به فضا با سرعت‌های نزدیک به سرعت نور است. ویل فاکس، فیزیکدان PPPL، توضیح می‌دهد که این آزمایش‌ها به اهمیت میدان‌های مغناطیسی در تشکیل جت‌های پلاسما پی برده است و این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم به مطالعه جت‌های اخترفیزیکی عظیم‌تر پرداخته و درک بهتری از سیاهچاله‌ها به‌دست آوریم.
گسترش جت های اختر فیزیکی
جت های اختر فیزیکی به‌عنوان جریان‌های نازک و طولانی از پلاسما که از قطب‌های اجرام کیهانی پرتاب می‌شوند، یک معما به حساب می‌آیند. در سیاهچاله‌ها، زمانی که سیاهچاله در حال تغذیه است، این جت‌ها شکل می‌گیرند. تصور می‌شود که مواد دور سیاهچاله در امتداد خطوط میدان مغناطیسی به سمت قطب‌ها شتاب می‌گیرند و به‌صورت جت به بیرون پرتاب می‌شوند. مشابه همین مکانیزم در مورد ستاره‌های جوان نیز تصور می‌شود، اما هنوز جزئیات دقیقی از چگونگی شکل‌گیری این جت‌ها در دست نیست.
تیمی از محققان به رهبری سوفیا مالکو از PPPL به بررسی نحوه تعامل میدان‌های مغناطیسی با پلاسما، که نوعی ماده شامل ذرات یونیزه است، پرداختند. برای این منظور، از تکنیکی به نام رادیومتری پروتون استفاده کردند که با انحراف ذرات زیراتمی مثبت بار به ترسیم الگوهای میدان مغناطیسی پلاسما می‌پردازد. پلاسما با شلیک لیزر به یک دیسک پلاستیکی نازک ایجاد شد و پروتون‌ها و اشعه ایکس با شلیک لیزر به کپسول هیدروژن و هلیوم تولید شدند.
این پروتون‌ها و اشعه ایکس از شبکه نیکلی عبور کردند که میان دو سیم‌پیچ مغناطیسی قدرتمند قرار داشت. این شبکه مشابه اکسترودر ماکارونی عمل می‌کند و ذرات و نور را به تشکیل الگوهای پرتوهای کوچک وادار می‌کند. نتایج نشان دادند که میدان مغناطیسی در واکنش به فشار پلاسما به بیرون کشیده شده و در لبه‌های پلاسما به شکل حباب و کف‌هایی شبیه به قارچ و ستون‌ها ظاهر می‌شود.
مالکو توضیح می‌دهد: در طول این تعامل، ساختارهای زیادی در نقاط برخورد میدان‌ها با پلاسما شکل می‌گیرند، زیرا تفاوت‌های زیادی در دما، چگالی و قدرت میدان مغناطیسی وجود دارد. این نقاط، مکان‌های مناسبی برای رشد این ساختارها هستند. با پایان یافتن انرژی پلاسما، میدان مغناطیسی به حالت اولیه خود بازگشته و موجب تشکیل جت نازک و همسو مشابه آنچه در سیاهچاله‌ها مشاهده می‌شود، شد.
این مشاهدات شامل پدیده‌ای به نام ناپایداری مغناطیسی-ریلی-تیلور هستند که تا پیش از این به‌طور مستقیم مشاهده نشده بود. مالکو می‌گوید: شناسایی این ناپایداری‌ها با دقت بالا در آزمایش‌های ما، برای نخستین بار به‌طور مستقیم انجام شده و می‌تواند در درک ما از فرآیندهای جت های اختر فیزیکی و پلاسماهای موجود در راکتورهای همجوشی کمک کند.
توسعه و بهبود مدل‌های ما و شبیه‌سازی جت های اختر فیزیکی با این داده‌ها دقیق‌تر خواهد شد و این پیشرفت‌ها می‌تواند در آینده برای حل مسائل پیچیده‌تر علمی به کار گرفته شود. مالکو اضافه می‌کند: امکان ساخت چیزی در آزمایشگاه که معمولاً در فضا وجود دارد، بسیار جالب است و می‌تواند به درک عمیق‌تری از پدیده‌های اخترفیزیکی کمک کند.
__ تکنو دات مرجع اخبار تکنولوژی __
