רעידות בלתי סימטריות בדיסקות פלזמה עשויות להסביר כיצד מתהווים כוכבי לכת סביב כוכבים ושחוריים על־מסיביים
חוקרים ממעבדת הפיזיקה של פלזמה בפרינסטון (PPPL) גילו תופעה פיזיקלית חדשה שעשויה להסביר כיצד נוצרים כוכבי לכת מדיסקות חומר הסובבות כוכבים ושחוריים על־מסיביים. בניסוי מעבדתי ייחודי, המדמה תנאים קוסמיים באמצעות גלילי מתכת מסתובבים המלאים בנוזל מתכתי מוליך, התברר כי רעידה (Wobble) בלתי סימטרית בתוך שכבת זרימה חופשית גורמת לחלקיקים לנוע פנימה — תהליך חיוני להיווצרות גופים פלנטריים.
בניגוד לתיאוריה המוכרת לפיה הרעידות הללו נוצרות בעיקר מאינטראקציה בין פלזמה לשדות מגנטיים בשדות כבידה, המחקר החדש שפורסם ב־Physical Review Letters חושף שמנגנון הרעידה עשוי להיות נפוץ יותר, ולהתרחש גם כתוצאה מהבדלי מהירויות בין זרמי פלזמה סמוכים — אזור הידוע בשם "שכבת גזירה חופשית".
לדברי ד"ר יין ואנג, חוקר בכיר במעבדת PPPL והכותב הראשי של המאמר:
"הממצא שלנו מעיד על כך שרעידות מסוג זה עשויות להיות נפוצות הרבה יותר ביקום, ואולי עומדות בבסיס היווצרותן של מערכות שמש רבות יותר ממה ששיערנו."
הניסוי מבוסס על התקן בשם MRI Experiment, המדמה דיסקת הסקה כוכבית בתנאי מעבדה באמצעות שני גלילים מסתובבים ומילוי נוזל גאלינסטאן — תערובת של גליום, אינדיום ובדיל. שדות מגנטיים הוזרמו דרך המערכת, ונותחו באמצעות תוכנות סימולציה מתקדמות, בהן Dedalus ו־SFEMaNS.
הממצאים אישרו שהרעידות הללו — הקרויות "אי־יציבות מגנטורוטציונית בלתי סימטרית" (Nonaxisymmetric MRI) — גורמות לחלקיקים איטיים להתכנס פנימה וליצור גופים כמו כוכבי לכת, בעוד שחלקיקים מהירים נפלטים החוצה.
פרופ' פאטימה אברהימי, שותפה למחקר, הסבירה:
"הצלחנו לפתור חידה אסטרופיזיקלית ארוכת שנים — כיצד תנועה בלתי אחידה של פלזמה יכולה לגרום לכל דיסקה קוסמית להתנודד ולהתכווץ לכיוון מרכז הכובד."
המחקר התבצע בשיתוף פעולה עם מדענים נוספים ממעבדת PPPL ואוניברסיטת פרינסטון, ובכלל זה פרופ' ג’רמי גודמן, פרופ' האנטאו ג'י והחוקר אריק גילסון.
עוד בנושא באתר הידען:
