Ученые в лаборатории воссоздали механизм образования высокоскоростных джетов

Высокоскоростные джеты – одно из самых впечатляющих явлений, которые можно наблюдать в космическом пространстве. В течение многих лет учёные пытались объяснить, чем именно обусловлены джеты. Однако теперь, благодаря эксперименту французских и американских исследователей, в котором были использованы сверхмощные лазеры, наконец удалось экспериментально проверить один из предложенных механизмов их образования.

Профессор физики и астрономии из Университета Рочестера Эрик Блэкман (Eric Blackman) является одним из соавторов этого исследования, опубликованного в Physical Review Letters. По его словам, он и его коллеги поставили перед собой цель - воссоздать в лаборатории те условия, при которых джеты формируются в космосе в виде нерассеивающегося пучка света. Благодаря расчетам и компьютерному моделированию они выяснили, что джеты могут быть созданы путём «шокового инерционного удержания». По словам Блэкмана, этот эксперимент подтверждает жизнеспособность данного механизма.

В результате проведенного исследования ученые получили доказательства своей теории «шоков», в честь которых механизм и получил свое название. «Шоки» представлены различного рода «поверхностями» в пространстве, для которых характерно внезапное изменение плотности, скорости и направления потока. Согласно теории, которую полностью подтверждают результаты эксперимента, именно эти «потрясения» приводят к формированию джетов.

Для проведения эксперимента ученые использовали лазерное лабораторное средство LULI, для того, чтобы в лабораторных условиях воспроизвести космические джеты. Соавторы исследования из Университета Чикаго использовали сложный компьютерный код, разработанный ими, чтобы помочь в анализе полученных результатов.

По словам руководителя эксперимента Алессандры Равасио (Alessandra Ravasio), исследователи направили лазерный луч с мощным зарядом на крошечную железную «мишень», толщиной чуть больше человеческого волоса, в результате чего и был создан сверхзвуковой плазменный поток.

Так как в лаборатории не было ничего, что могло бы препятствовать распространению плазмы, она исходила из центра квазисферично. Чтобы увидеть эффекты окружающего ветра, исследователи создали иную, более лёгкую, сверхзвуковою плазму из пластикового кольца, окружающего железную «мишень».

Исследователи установили, что взаимодействие двух плазменных потоков приводит к коллимации «железного» потока плазмы. Таким образом, вместо того, чтобы рассеиваться во всех направлениях, «железный» поток исходит, главным образом, в одном направлении. Экспериментальные данные показали, что в результате данного взаимодействия генерируется ударная волна, которая помогает импульсу и инерции ветра вокруг пластикового кольца коллимировать внутренний «железный» поток в струе.