Tin tức Vũ trụ TV

Khám phá nguồn gốc của các ngôi sao và hành tinh trong phòng thí nghiệm

Ngày:
Th10 24, 2020
Tóm lược:

Mô phỏng máy tính mới nhằm mục đích xác minh một lý thuyết được giữ rộng rãi nhưng chưa được chứng minh về nguồn gốc của các thiên thể.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Nhà vật lý học Himawan Winarto với những hình vẽ trên giấy sau lưng. (Ảnh ghép của Elle Starkman / Văn phòng Truyền thông.)
Nhà vật lý học Himawan Winarto với những hình vẽ trên giấy sau lưng. (Ảnh ghép của Elle Starkman / Văn phòng Truyền thông.)

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma Princeton (PPPL) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã đề xuất một phương pháp mới để xác minh lời giải thích lý thuyết chưa được chứng minh rộng rãi về sự hình thành của các ngôi sao và hành tinh. Phương pháp này phát triển từ sự mô phỏng của Thí nghiệm về sự ổn định từ trường (MRI) của Princeton, một thiết bị phòng thí nghiệm độc đáo nhằm mục đích chứng minh quá trình MRI được cho là đã lấp đầy vũ trụ với các thiên thể.

Bụi vũ trụ

Thiết bị mới được thiết kế để nhân đôi quá trình khiến các đám mây xoáy của bụi vũ trụ và plasma sụp đổ thành các ngôi sao và hành tinh, bao gồm hai hình trụ đồng tâm chứa đầy chất lỏng quay với các tốc độ khác nhau. Thiết bị này tìm cách tái tạo những bất ổn được cho là nguyên nhân khiến các đám mây xoáy dần dần biến mất cái gọi là mômen động lượng của chúng và sụp đổ vào các thiên thể đang phát triển mà chúng quay quanh. Động lượng như vậy giữ cho Trái đất và các hành tinh khác nằm chắc trong quỹ đạo của chúng.

“Trong mô phỏng của chúng tôi, chúng tôi thực sự có thể nhìn thấy MRI phát triển trong các thí nghiệm,” Himawan Winarto, một nghiên cứu sinh trong Chương trình Princeton trong Vật lý Plasma tại PPPL và là tác giả chính của bài báo trong nói Physical Review E quan tâm đến chủ đề bắt đầu như một thực tập sinh trong Đối tác của Đại học Tokyo-Đại học Princeton về Vật lý Plasma trong khi một sinh viên đại học tại Đại học Princeton.

Hệ thống được gợi ý sẽ đo cường độ của từ trường xuyên tâm hoặc hình tròn mà hình trụ quay bên trong tạo ra trong các thí nghiệm. Vì cường độ của trường tương quan chặt chẽ với sự không ổn định hỗn loạn dự kiến, các phép đo có thể giúp xác định chính xác nguồn gốc của nhiễu động.

Nhà vật lý Erik Gilson, một trong những cố vấn của Himawan về dự án và là đồng tác giả của bài báo cho biết: “Mục tiêu tổng thể của chúng tôi là cho thế giới thấy rằng chúng tôi đã thấy rõ ràng hiệu ứng MRI trong phòng thí nghiệm. “Những gì Himawan đang đề xuất là một cách mới để xem xét các phép đo của chúng tôi để có được bản chất của MRI.”

Những kết quả bất ngờ

Các mô phỏng đã cho thấy một số kết quả đáng ngạc nhiên. Trong khi MRI thông thường chỉ có thể quan sát được ở tốc độ quay của trụ đủ cao, những phát hiện mới chỉ ra rằng có thể thấy rõ những bất ổn trước khi đạt đến giới hạn trên của tốc độ quay thực nghiệm. Winarto nói: “Điều đó có nghĩa là tốc độ gần với tốc độ chúng ta đang chạy hơn nhiều, và dự đoán tốc độ quay mà chúng ta nên hướng tới để xem MRI”.

Một thách thức quan trọng để phát hiện nguồn gốc của MRI là sự tồn tại của các hiệu ứng khác có thể hoạt động giống như MRI nhưng thực tế không phải là quá trình. Nổi bật trong số các hiệu ứng lừa đảo này là cái được gọi là sự không ổn định Rayleigh làm phân hủy chất lỏng thành các gói nhỏ hơn và sự tuần hoàn Ekman làm thay đổi cấu trúc của dòng chất lỏng. Các mô phỏng mới chỉ ra rõ ràng rằng “MRI, chứ không phải là tuần hoàn Ekman hoặc sự bất ổn định của Rayleigh, chi phối hành vi chất lỏng trong vùng mà MRI được mong đợi.”

Do đó, phát hiện này đã làm sáng tỏ thêm về sự phát triển của các ngôi sao và hành tinh sinh sống trong vũ trụ. Gilson nói: “Mô phỏng rất hữu ích để chỉ bạn đi đúng hướng, giúp giải thích một số kết quả chẩn đoán của các thí nghiệm. “Những gì chúng tôi thấy từ những kết quả này là các tín hiệu của MRI trông giống như chúng có thể được nhìn thấy dễ dàng hơn trong các thí nghiệm hơn chúng tôi nghĩ trước đây.”


Nguồn truyện:

Tài liệu do Phòng thí nghiệm Vật lý Plasma DOE / Princeton cung cấp . Bản gốc do John Greenwald viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Himawan W. Winarto, Hantao Ji, Jeremy Goodman, Fatima Ebrahimi, Erik P. Gilson, Yin Wang. Ánh xạ không gian tham số của thí nghiệm mất ổn định từ tính Princeton . Đánh giá Vật lý E , 2020; 102 (2) DOI: 10.1103 / PhysRevE.102.023113

Bài viết liên quan

Bài viết mới