МОСКВА, 26 ноября. /ТАСС/. Специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) путем экспериментального и теоретического исследования создали лабораторную модель космического джета — мощной струи плазмы, из тех, что образуются вокруг черных дыр и нейтронных звезд. Об этом сообщили в пресс-службе Физтеха.
Космические джеты, как напомнили ученые, представляют собой мощные струи плазмы, в которых частицы движутся со скоростью, близкой к скорости света. Они формируются в результате сложных процессов, происходящих в «аккреционных» газовых дисках вокруг черных дыр и нейтронных звезд. Во время формирования диска выделяется энергия, способная выбрасывать в космос вещество и излучение. Взаимодействие вращающейся материи и магнитных полей создает силу, которая направляет часть материала от центра диска, формируя джет.
«Ученые МФТИ представили результаты исследования, в ходе которого было проведено моделирование космических джетов с использованием протонов на лазерной установке. Работа, проведенная на базе АО “ЦНИИмаш”, позволила получить пучок протонов с очень малым углом расходимости и разработать теоретическую модель, объясняющую результаты экспериментов», — отметили в пресс-службе.
Джеты в лаборатории.
На лазерной установке мощные лазерные импульсы длительностью в одну пикосекунду (одна миллионная доля от одной миллионной доли секунды) были сфокусированы на поверхности тонкой медной мишени диаметром 10 микрометров. В результате облучения мишени был получен пучок протонов, движущийся практически со скоростью света.
Ученые выяснили, что ключевую роль в формировании протонного пучка играет циклотронная неустойчивость плазмы. Этот процесс приводит к возникновению токов, которые усиливают магнитное поле вдоль оси пучка, создавая положительную обратную связь. В результате пучок закручивается и сужается, разгоняя частицы в одном направлении и разделяя плазменную струю на отдельные образования.
«Нам удалось теоретически и экспериментально продемонстрировать, что развитие циклотронной неустойчивости с генерацией циклотронного излучения играет ключевую роль в ряде процессов в плазме с магнитным полем», — отметил профессор кафедры теоретической физики имени Ландау МФТИ Владимир Крайнов.
Результаты работы опубликованы в Астрономическом журнале РАН. По мнению ученых, понимание процессов, происходящих в космических джетах, может привести к новым открытиям в области астрофизики и помочь в разработке технологий, основанных на управлении плазмой. Такие технологии могут найти применение в энергетике, медицине, например, в радиотерапии, и даже в космических полетах.