Karadeliğin çevresindeki plazma ilk kez laboratuvarda elde edildi

Japonya’nın Osaka Üniversitesi, Rusya’nın ‘MEPhI’ Ulusal Araştırma Nükleer Üniversitesi ve Fransa’nın Bordeaux Üniversitesi’nden uluslararası araştırma ekibi ilk kez karadeliğin çevresindeki maddeye özdeş bir plazma elde etti.

Çalışmanın sonuçları Physical Review E dergisinde yayınlandı. Uzay nesnelerinin X-ışını radyasyonunun analizi astrofiziğin en önemli yöntemlerinden biri. ‘MEPhI’ Ulusal Araştırma Nükleer Üniversitesi’nden bilim insanlarının anlattığına göre, güçlü X-ışınlarının kozmik kaynaklarından biri karadeliklerinin toplanma diskleri, yani karadeliğe düşen ve plazma haline gelecek şekilde ısınan bir madde.

Karadeliğin toplanma diski maddesi ile aynı özelliklere sahip plazma ilk kez küçük miktarda da olsa, MEPhI uzmanlarının da yer aldığı uluslararası araştırma ekibi tarafından bir laboratuvarda elde edildi.
MEPhI Lazer ve Plazma Teknolojileri Enstitüsü’nden Doç. Filipp Korneev, “Astrofizik uzun zamandır gözlemcilerin işi olarak kabul ediliyordu, çünkü inceledikleri olaylara etki yapmak, daha da fazlası onları canlandırmak, en hafif deyimiyle, zor görünüyordu. Deneyimimizi eşsiz yapan özellik, elde edilen plazmanın parametrelerini ölçeklendirmeye gerek olmaması. Onlar, Cygnus X-1 gibi temas eden çift yıldız sistemlerindeki karadeliklerin çevresindeki plazmanın gerçek parametrelerine uyuyor” diye anlattı.

Bilim insanlarının sözlerine göre, bu tür X-ışını kaynağının oluşumundaki kilit faktör, indüksiyonu birkaç bin Tesla’ya varan güçlü bir manyetik alan. Deneyin amacı, MEPhI Lazer ve Plazma Teknolojileri Enstitüsü ve Bordeaux Üniversitesi CELIA laboratuvarından bilim insanlarının ortaklaşa geliştirdiği plazmada, bu tür manyetik alanlar oluşturma yöntemini test etmekti.

Filipp Korneev, “Deney, uyguladığımız yöntemin rekor büyüklükteki ultra yüksek yarı-sabit manyetik alanlar yaratmanın yanı sıra, bu manyetik alanlar içerisinde meydana gelen, yüksek enerji yoğunluğuna ve elektromanyetik enerjiye sahip plazmaları modellemeyi de mümkün kıldığını gösterdi” ifadesini kullandı.

Bilim insanlarına göre bu yöntem, hedefin spiral şeklindeki iç yüzeyi boyunca güçlü bir lazer ışınının yansımasının etkisi fikrine dayanıyor. Hedef olarak birkaç yüz mikron çapa sahip ince bir rulo parçası kullanıldı. Yaklaşık 330 Joule enerjiye sahip bir pikosaniyeli lazer pals neredeyse tamamen hedefteki boşluğun içinde soğurularak içerde göreceli plazma ve en az 2 bin Teslalık indüksiyona sahip manyetik alan oluşturdu.

Filipp Korneev, sözlerini şöyle sürdürdü: “Oldukça güçlü bir lazerin, sadece 10-12 saniye gibi kısa bir süre boyunca hedefe odaklanmış olması sayesinde, palsın gücü, Dünya’da tüketilen tüm enerjinin yaklaşık yirmi katı olduğu ortaya çıktı. Sonuç olarak, hedefin içinde, birkaç pikosaniyelik bir süre için, milyarlarca derece ısı ve 1018/cm3 parçacık yoğunluğuna sahip ve en az 2 bin Teslalık manyetik alanın içinde tutsak kalmış bir plazma oluştu, bu da X ışını kaynaklarının aktif bölgesindeki plazmanın parametrelerine denk geliyor”.

Elde edilen sıcak ve yüksek oranda mıknatıslanmış plazmanın, eksiksiz astrofizik sisteminin en önemli özelliklerini taşıyacak kadar büyük bir hacme sahip olduğunu dile getiren bilim insanları, bunun, deneyin geometrisi sayesinde mümkün olduğunu belirterek, “Plazmanın içindeki manyetik alanlar, zıt manyetik çizgilerin temas ettiği noktada, ışık hızına yakın hızlarda partikül akışlarının ortaya çıkmasına neden olan manyetik alan imhası meydana gelecek şekilde birbirine doğru yöneltildi” dedi.