Enkele van de mooiste structuren die in het heelal zijn waargenomen, zijn de ingewikkelde stralen van supersonisch materiaal die wegrennen van opgroeiende sterren, zoals jonge proto-sterren en stellaire massa zwarte gaten. Het naar binnen vallende gas van de schijven, dat gewoonlijk het zwarte gat of de hongerige jonge ster voedt, wordt op de een of andere manier omgeleid en in het interstellaire medium (ISM) geblazen.
Er wordt veel werk verzet om te begrijpen hoe materiaal van accretieschijven wordt omgezet in een snelle uitstroom en een vaak geknoopte, klonterige wolk van uitstromend gas vormt. Het algemene idee was dat de stellaire straal in een gestage stroom (zoals een brandslang) wordt uitgeworpen, alleen om te interageren met de omringende ISM, en daardoor te breken. Een unieke samenwerking tussen plasmafysici, astronomen en computationele wetenschappers heeft mogelijk de ware aard achter deze geknoopte structuren blootgelegd. Ze werden niet geknoopt, ze werden op die manier geboren…
“De overheersende theorie zegt dat jets in wezen brandslangen zijn die materie in een gestage stroom wegschieten, en de stroom breekt als hij in botsing komt met gas en stof in de ruimte - maar dat lijkt toch niet zo te zijn", Zegt Adam Frank, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Rochester, en co-auteur van de recente publicatie. Volgens Frank suggereren de opwindende resultaten die de internationale samenwerking aan het licht heeft gebracht dat de jets, in plaats van een gestage gasstroom die uit de circumstellaire accretieschijf wordt uitgestoten, 'meer worden afgeschoten als kogels of buckshot'. Het is daarom geen wonder dat de enorme stellaire stralen gedraaid, geknoopt en zeer gestructureerd lijken.
Een lid van de samenwerking, professor Sergey Lebedev en zijn team aan het Imperial College London, deden een poging om de fysica van een ster in het laboratorium te repliceren, en het experiment kwam heel goed overeen met de bekende fysica van stellaire stralen. Het baanbrekende werk van Lebedev wordt geprezen als een mogelijk het 'beste' astrofysische experiment dat ooit is uitgevoerd.
Met behulp van een aluminium schijf paste Lebedev er een krachtige energiepuls op toe. Binnen de eerste paar miljardste van een seconde begon het aluminium te verdampen, waardoor een kleine wolk plasma ontstond. Dit plasma werd een analoog van de accretieschijf, een microscopisch equivalent van het plasma dat in een proto-ster werd gesleept. In het midden van de schijf was het aluminium volledig geërodeerd, waardoor er een gat ontstond. Door dit gat kan een magnetisch veld, dat onder de schijf wordt aangelegd, erdoorheen dringen.
Het lijkt erop dat de dynamiek van het magnetische veld dat in wisselwerking staat met het plasma, de waargenomen kenmerken van uitgestrekte stellaire stralen nauwkeurig weergeeft. In het begin duwt het magnetische veld het plasma opzij rond het gat van de schijf, maar de structuur ervan evolueert door een bel te creëren, vervolgens te draaien en te krommen, en vormt een knoop in de plasmastraal. Dan gebeurt er een zeer belangrijke gebeurtenis; de initiële magnetische "bel" knijpt af en wordt voortgestuwd. Er vormt zich weer een magnetische bel om het proces opnieuw te hervatten. Deze dynamische processen zorgen ervoor dat plasmapakketten in bursts worden vrijgegeven en niet op de stabiele, klassieke 'brandslang'-manier.
“We kunnen deze prachtige stralen in de ruimte zien, maar we kunnen niet zien hoe de magnetische velden eruit zien', Zegt Frank. 'Ik kan niet naar buiten gaan en sondes in een ster steken, maar hier kunnen we een idee krijgen - en het lijkt erop dat het veld een rare, verwarde puinhoop is.”
Door dit kosmische fenomeen te verkleinen tot een laboratoriumexperiment, hebben de onderzoekers enig licht geworpen op het mogelijke mechanisme dat de structuur van stellaire stralen aanstuurt. Het lijkt erop dat magnetische processen, niet ISM-interacties vormen de geknoopte structuur van stellaire stralen wanneer ze worden geboren, niet nadat ze zijn geëvolueerd.
Bron: EurekAlert
