Modul în care stelele tinere înfometate aspiră alimente păstrează și majoritatea razelor X

Vizualizați videoclipul

Un cocon de plasmă permite stelelor în creștere să-și păstreze razele X pentru sine. Experimentele de laborator care imită stelele în curs de maturizare arată că fluxurile de plasmă stropesc de pe suprafața unei stele, formând un lac care păstrează anumite tipuri de radiații în interior.

Acea acoperire ar putea explica o nepotrivire uluitoare între observațiile cu raze X și ultraviolete ale stelelor în creștere, raportează fizicianul Julien Fuchs de la École Polytechnique din Paris și colegii săi 1 noiembrie în Progresele științei.

Fizicienii cred că stelele care au mai puțin de 10 milioane de ani cresc prin atragerea materiei pe suprafața lor de pe un disc de praf și gaz în orbita. Câmpurile magnetice modelează materia primită în coloane de plasmă fierbinte, încărcată. Același disc va forma în cele din urmă planete (SN Online: 11/6/14), așa că a ști cât de repede stelele înghit discul poate ajuta să știi ce tipuri de planete pot crește.

Când materia discului lovește o suprafață stelară, materia se încălzește la aproximativ 1.700 ° Celsius și ar trebui să emită multă lumină în ultraviolete și lungimi de undă de raze X. Măsurarea acestei lumini poate ajuta oamenii de știință să deducă cât de repede crește steaua. Dar observațiile anterioare au descoperit că astfel de stele emit între patru și 100 de ori mai puține raze X decât ar trebui.

O teorie de ce este că ceva despre felul în care mănâncă o stea absoarbe razele X. Așa că Fuchs și colegii săi au recreat procesul de hrănire într-un laborator. În primul rând, echipa a șters o bucată de PVC reprezentând marginea discului cu un laser pentru a crea plasmă, similară coloanelor care alimentează stelele. În spațiu, gravitația unei stele atrage plasma pe suprafața sa la viteze de aproximativ 500 de kilometri pe secundă. Câmpul magnetic puternic al stelei ghidează plasma încărcată în coloane organizate lungi de milioane de kilometri.

Nu există suficient spațiu sau gravitație în laborator pentru a reproduce exact asta, dar fizica plasmei este aceeași la scară mai mică, spune Fuchs. Echipa sa a aplicat plasmei câmpuri magnetice de până la 100.000 de ori mai puternice decât cele ale Pământului pentru a o modela în coloane și pentru a o accelera la aceeași viteză pe care ar avea-o în spațiu. Cercetătorii au plasat o țintă din teflon reprezentând suprafața stelei la doar 11,7 milimetri distanță de PVC, o distanță echivalentă cu aproximativ 10 milioane de kilometri în spațiu.

Când plasma lovește suprafața teflonului, plasma începe să curgă lateral. Dar câmpul magnetic care ține plasma într-o coloană oprește răspândirea plasmei. Plasma și câmpul magnetic se împing unul împotriva celuilalt până când acumularea de presiune între ele forțează plasma să se curbeze departe de suprafață și să susțină coloana, acoperind plasma de intrare cu plasmă de ieșire.

„Acest cocon se formează”, spune Fuchs. Acesta absoarbe suficiente raze X pentru a explica emisia surprinzător de slabă a stelelor în creștere, a descoperit experimentul. Echipa a comparat, de asemenea, configurația experimentului cu simulările computerizate ale stelelor hrănite pentru a arăta că configurația laboratorului a fost o bună reprezentare a stelelor reale.

Comparația cu simulările computerizate face experimentul mai fiabil, spune fizicianul experimental Gianluca Gregori de la Universitatea din Oxford. „Există această verificare a realității”, spune el. „În comunitatea astrofizică, există tendința de a crede că există observații și sunt simulări. Dar ceea ce spune această lucrare este că există și alte moduri prin care poți înțelege ce se întâmplă în univers.”

UN FURNIR SUBTIRE Această simulare a unei configurații de laborator care imită o stea care se hrănește arată cum o coloană de plasmă (centru, galben și albastru) stropește de pe o suprafață reprezentând o stea. Plasma se răspândește în sus și acoperă coloana originală. Partea stângă a simulării reprezintă densitatea plasmei, iar partea dreaptă reprezintă temperatura. G. Revet et al/Progresele științei 2017