Einige der schönsten im Universum beobachteten Strukturen sind die komplizierten Jets aus Überschallmaterial, die sich von akkretierenden Sternen wie jungen Protosternen und schwarzen Löchern mit stellarer Masse entfernen. Diese Jets bestehen aus stark kollimiertem Gas, das schnell beschleunigt und von zirkumstellaren Akkretionsscheiben ausgestoßen wird. Das von den Scheiben einfallende Gas, das normalerweise das Schwarze Loch oder den hungrigen jungen Stern nährt, wird irgendwie umgeleitet und in das interstellare Medium (ISM) geblasen.
Es wird viel daran gearbeitet, zu verstehen, wie das Material der Akkretionsscheibe in einen schnellen Ausfluss umgewandelt wird, der eine oft verknotete, klumpige Wolke aus ausströmendem Gas bildet. Die allgemeine Idee war, dass der stellare Jet in einem stetigen Fluss (wie ein Feuerwehrschlauch) ausgestoßen wird, nur damit er mit dem umgebenden ISM interagiert und dabei aufbricht. Eine einzigartige Zusammenarbeit zwischen Plasmaphysikern, Astronomen und Informatikern könnte jedoch die wahre Natur dieser verknoteten Strukturen aufgedeckt haben.Sie haben sich nicht verknotet, sie wurden so geboren...
'Die vorherrschende Theorie besagt, dass Jets im Wesentlichen Feuerwehrschläuche sind, die in einem stetigen Strom Materie herausschießen, und der Strom bricht auf, wenn er mit Gas und Staub im Weltraum kollidiert – aber das scheint doch nicht so zu sein“, sagte Adam Frank, Professor für Astrophysik an der University of Rochester und Co-Autor der jüngsten Veröffentlichung. Laut Frank deuten die aufregenden Ergebnisse der internationalen Zusammenarbeit darauf hin, dass die Jets weit davon entfernt sind, ein stetiger Gasstrom zu sein, der von der zirkumstellaren Akkretionsscheibe ausgestoßen wird, sondern „eher wie Kugeln oder Schrot abgefeuert“. Kein Wunder also, dass die riesigen Sternjets verdreht, verknotet und stark strukturiert erscheinen.
Ein Mitglied der Kollaboration, Professor Sergey Lebedev und sein Team vom Imperial College London, versuchten, die Physik eines Sterns im Labor nachzubilden, und das Experiment stimmte sehr gut mit der bekannten Physik stellarer Jets überein. Die Pionierarbeit von Lebedev wird als das möglicherweise „beste“ astrophysikalische Experiment gelobt, das jemals durchgeführt wurde.
Mit einer Aluminiumscheibe hat Lebedev einen starken Energieimpuls darauf aufgebracht. Innerhalb der ersten Milliardstel Sekunden begann das Aluminium zu verdampfen und erzeugte eine kleine Plasmawolke. Dieses Plasma wurde zu einem Analogon der Akkretionsscheibe, einem mikroskopischen Äquivalent des Plasmas, das in einen Protostern gezogen wurde. In der Mitte der Scheibe war das Aluminium vollständig erodiert, wodurch ein Loch entstand. Durch dieses Loch könnte ein unter der Scheibe angelegtes Magnetfeld eindringen.
Es scheint, dass die Dynamik des Magnetfelds, das mit dem Plasma interagiert, die beobachteten Eigenschaften ausgedehnter stellarer Jets genau wiedergibt. Zuerst schiebt das Magnetfeld das Plasma um das Loch der Scheibe beiseite, aber seine Struktur entwickelt sich, indem es eine Blase erzeugt, sich dann verdreht und verzieht und einen Knoten im Plasmastrahl bildet. Dann tritt ein sehr wichtiges Ereignis ein; die anfängliche magnetische „Blase“ wird abgeschnürt und weggeschleudert. Eine weitere Magnetblase bildet sich, um den Vorgang noch einmal fortzusetzen. Diese dynamischen Prozesse führen dazu, dass Plasmapakete stoßweise freigesetzt werden und nicht wie im klassischen „Feuerwehrschlauch“.
'Wir können diese wunderschönen Jets im Weltraum sehen, aber wir haben keine Möglichkeit zu sehen, wie die Magnetfelder aussehen“, sagt Frank. “Ich kann nicht rausgehen und Sonden in einen Stern stecken, aber hier können wir uns ein Bild machen – und es sieht so aus, als ob das Feld ein seltsames, verworrenes Durcheinander ist. '
Durch die Verkleinerung dieses kosmischen Phänomens in ein Laborexperiment haben die Forscher etwas Licht auf den möglichen Mechanismus geworfen, der die Struktur von Sternjets antreibt. Es scheint, dass magnetische Prozesse,nichtISM-Wechselwirkungen formen die verknotete Struktur stellarer Jets bei ihrer Geburt, nicht nachdem sie sich entwickelt haben.
Quelle: EurekAlert
