Hoe beïnvloeden magnetische velden stervorming

De beroemde Pillars of Creation in de Adelaarsnevels - een sterrenkraamkamer - zijn vermoedelijk het resultaat van de hydrodynamische instabiliteit die ontstaat wanneer plasma's worden blootgesteld aan licht van hoge intensiteit van naburige sterren.

Bij de foto: Dit zijn twee beelden van de "Zuilen der Schepping" in de Adelaarsnevel met de Hubble-ruimtetelescoop. De linker afbeelding toont een zichtbare lichtopname van een ondoorzichtige wolk van gas en stof. Rechts dringt nabij-infrarood licht door veel van het gas en stof heen, waardoor sterren achter de nevel en verborgen in de pilaren zichtbaar worden. Afbeeldingen: NASA, ESA, Hubble Heritage Project.

Iets soortgelijks gebeurt op minieme schaal wanneer materialen worden geïmplodeerd door convergerende laserstralen tijdens hoge-energiedichtheid-fysica- en fusie-experimenten in het Laboratory for Laser Energetics van de Universiteit van Rochester.

"Je laat de lasers schijnen, je verdampt massa van het oppervlak en duwt alles radiaal naar binnen, en je hebt deze hydrodynamische instabiliteiten die modulaties hebben die vergelijkbaar zijn met de pijlers", zegt Hussein Aluie, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde aan de Rochester Hajim School of Engineering & Toegepaste wetenschappen.

In hoeverre wekken plasma's die instabiliteiten ondergaan, magnetische velden op, en hoe beïnvloeden die magnetische velden de plasma-instabiliteiten verder? "Het is bekend dat magnetische velden een grote invloed kunnen hebben op het gedrag van plasma's", zegt Aluie, "maar de mechanismen voor zelfopwekking en versterking van magnetische velden in verschillende soorten plasma blijven een mysterie."

Met financiering van een National Science Foundation-subsidie ​​​​van $ 390.000, zal Aluie dit mysterie bespreken met co-PI Riccardo Betti, LLE's hoofdwetenschapper en Robert L. McCrory Professor, en Fernando Garcia-Rubio, assistent-wetenschapper aan de LLE en in Aluie's Turbulence and Complex Flow Group, die de theorie voor dit werk heeft ontwikkeld. Het doel is om de belangrijkste mechanismen te identificeren waarmee magnetische velden zelf worden gegenereerd in bestraalde plasma's die onderhevig zijn aan instabiliteiten. Het werk omvat theoretische analyse en numerieke simulaties.

"Op basis van eerder onderzoek dat wij en anderen hebben gedaan, en waarvan we hopen dat het zich verder zal ontwikkelen, weten we dat deze magnetische velden, zelfs als ze aanvankelijk klein van kracht zijn, snel groeien", zegt Aluie.

“Ze beïnvloeden de manier waarop warmte rond het oppervlak van het plasma beweegt en massa verdampt, wat de manier verandert waarop de instabiliteit ontstaat. En in het geval van fusie-experimenten verandert het de manier waarop het doelwit onstabiel wordt.”

Een beter begrip van dit proces zou wetenschappers kunnen helpen dichter bij het bereiken van fusie als een bron van onbeperkte energie en een beter begrip van de vorming van nevels en andere astrofysische lichamen te komen, zegt Aluie.

Vertaler: Jan Vyvey
Bron: Universiteit van Rochester