מערבולות קוסמיות גרמו ליצירת הכוכבים והחורים השחורים

"דיסקות הספיחה הקדם פלנטריות יציבות מאוד מנקודת מבט הידרודינמית, כאשר לפי חוקי קפלר לתנועת כוכבי הלכת התנע הזוויתי גדל מהמרכז לקצוות". כך אומר ד"ר פרנק סטפאני מ-HZDR. "כדי להסביר את קצבי הצמיחה של הכוכבים והחורים השחורים, חייב להתקיים מנגנון המפר את היציבות הזו של הדיסקה המסתחררת ובו זמנית מבטיח שהמסה תגיע למרכז והתנע הזוויתי יגיע לקצוות."

דיסקת ספיחה קדם פלנטרית. איור: נאס"א
דיסקת ספיחה קדם פלנטרית. איור: נאס"א

כיצד נוצרו הכוכבים והחורים השחורים ביקום מחומר המסתחרר סביב עצמו? זו אחת השאלות הגדולות של האסטרופיסיקה. מה שאנו יודעים הוא שהשדות המגנטיים נכנסים לתמונה. ואולם לפי הידע הנוכחי שלנו, השדה המגנטי עובד רק אם החומר הוא מוליך חשמלי טוב. ואולם בדיסקות מסתחררות, הדבר אינו תמיד כך.

כעת פרסום של מרכז הלמהולץ בדרזדן-רוסנדורף (HZDR) לפיסיקה בכתב העת"Physical Review Letters“ מנסה לפתור את החידה – כיצד נוצרים עצמים קומפקטיים ביקום.

כאשר הציע יוהאנס קפלר לראשונה את החוקים שלו לתנועת כוכבי הלכת בראשית המאה ה-17 הוא לא יכול היה לצפות את התפקיד המרכזי שישחקו השדות המגנטיים הקוסמיים ביצירת מערכות שמש. כיום אנו יודעים שללא נוכחות שדה מגנטי, המסה לא יכולה להתרכז בגופים קטנים כמו כוכבים וחורים שחורים. דוגמה טובה לכך היא מערכת השמש שלנו שנוצרה לפני 4.6 מיליארד שנים באמצעות התמוטטות של ענן גז ענק, שהדחיפה הכבידתית שלו ריכזה את החלקיקים במרכז, כששיאה יצירת דיסקה גדולה.

"דיסקות ספיחה אלה הן יציבות מאוד מנקודת מבט הידרודינמית, כאשר לפי חוקי קפלר לתנועת כוכבי הלכת התנע הזוויתי גדל מהמרכז לקצוות". כך אומר ד"ר פרנק סטפאני מ-HZDR. "כדי להסביר את קצבי הצמיחה של הכוכבים והחורים השחורים, חייב להתקיים מנגנון המפר את היציבות הזו של הדיסקה המסתחררת ובו זמנית מבטיח שהמסה תגיע למרכז והתנע הזוויתי יגיע לקצוות."

בשנת 1959 הציע יבגני ווליחוב כי השדות המגנטיים יכולים לסייע בהתפתחות מערבולות בתוך נוזל הנמצא במצב של זרימה מסתחררת, אך רק ב-1991
הצליחו סטיבן באלבוס וג'ון הוולי להתקדם משמעותית בחקר אי היציבות המגנטו-סיבובית magneto rotational instability (MRI) ביצירת מבנים קוסמיים. השניים יקבלו השנה את פרס שואו לאסטרונומיה (Shaw Prize for astronomy) בטקס שיתקיים בספטמבר 2013. ואולם כדי להיות בטוחים שאכן MRI פועל, הדיסקה חייבת להיות בעלת רמה מינימלית של מוליכות חשמלית. באיזורים שבהם המוליכות נמוכה, כגון באותם 'איזורים מתים' בקצה הדיסקה הקדם פלנטרית או באיזורים המרוחקים של דיסקת החומר המקיפה חורים שחורים, קשה לחשב מספרית את השפעת ה-MRI ולכן הנושא היה נתון לוויכוח. מדעני HZDR שעסקו בניסויי MRI בנוזלים מסתחררים הציעו כעת הסבר תיאורטי חדש לתופעה זו.
שדות מגנטיים וזרימה מסתחררת מחזקים אלו את אלו

החישובים של ד"ר אולג קירילוב וד"ר פרנק סטפאני הראו כי המערבולות הסליליות מיוצרות לא רק מבחוץ פנימה אלא בחלקן גם בתוך דיסקת הספיחה. שדה מגנטי מעגלי פועל להפרת היציבות בדיסקה וכתוצאה מכך נוצרות מערבולות היוצרות רכיבים של שדות מגנטיים אופקיים. הם בתורם יוצרים בחזרה את השדה המגנטי המסתחרר בגלל צורתה המיוחדת של תנועת הדיסקה המסתחררת.

להודעה של החוקרים באתר מכון הלמהולץ

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן