द्रव-धातु प्रयोग खगोलभौतिकीय अभिवृद्धि डिस्क का अनुकरण करता है

फ्रांस में शोधकर्ताओं ने एक नया प्रयोग किया है जो तारकीय और ब्लैक होल अभिवृद्धि डिस्क की गतिशीलता के बारे में हमारी समझ में सुधार कर सकता है। द्वारा डिज़ाइन किया गया मार्लोन वर्नेट और सहकर्मी पेरिस के सोरबोन विश्वविद्यालय में, प्रयोग तरल धातु की एक घूर्णन डिस्क को शामिल करने के लिए रेडियल विद्युत क्षेत्रों और ऊर्ध्वाधर चुंबकीय क्षेत्रों के संयोजन का उपयोग करता है। इससे टीम को यह देखने में मदद मिली कि डिस्क के भीतर कोणीय गति कैसे स्थानांतरित होती है - कुछ ऐसा जो ग्रह निर्माण और ब्लैक होल के आसपास के क्षेत्रों में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है।

अभिवृद्धि वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोई विशाल वस्तु जैसे तारा या ब्लैक होल अपने आसपास से गैस और धूल खींचती है। परिणाम एक चक्कर लगाती हुई अभिवृद्धि डिस्क है, जिसमें गैस और धूल विशाल वस्तु के और करीब आते जा रहे हैं। तारकीय प्रणालियों में, ग्रह अभिवृद्धि डिस्क के भीतर बनते हैं और खगोलशास्त्री उनकी अभिवृद्धि डिस्क से विकिरण का अवलोकन करके ब्लैक होल का अध्ययन कर सकते हैं।

धूल और गैस को किसी विशाल वस्तु के और भी करीब ले जाने के लिए, रास्ते में उसे किसी तरह कोणीय गति खोनी होगी। परिणामस्वरूप, कोणीय गति को अभिवृद्धि डिस्क के अंदर से उसके बाहरी किनारे तक स्थानांतरित किया जाना चाहिए। हालाँकि, वास्तव में ऐसा कैसे होता है, यह एक रहस्य बना हुआ है। एक संभावना यह है कि घूमने वाली डिस्क के आंतरिक और बाहरी हिस्सों के बीच घर्षण कोणीय गति को बाहर की ओर स्थानांतरित करता है - लेकिन ऐसा होने के लिए डिस्क की चिपचिपाहट बहुत कम लगती है।

अशांत कतरनी बहती है

एक अधिक प्रशंसनीय व्याख्या यह है कि कोणीय गति स्थानांतरण डिस्क में अशांत कतरनी प्रवाह द्वारा बढ़ाया जाता है। लेकिन, दूरबीन छवियों और कंप्यूटर सिमुलेशन दोनों के साथ दशकों की करीबी जांच के बावजूद, इस अशांति को चलाने वाले तंत्र अभी भी अस्पष्ट हैं।

इसने खगोल भौतिकीविदों को प्रयोगशाला में जाने और ऐसे प्रयोग करने के लिए प्रेरित किया है जो अभिवृद्धि डिस्क के अनुरूप हैं। एक विशिष्ट प्रयोग में दो स्वतंत्र रूप से घूमने वाले सिलेंडरों के बीच की जगह में एक तरल पदार्थ होता है। गुरुत्वाकर्षण के बजाय, तरल दो सिलेंडरों के साथ चिपचिपे घर्षण के माध्यम से गति में आता है। सिलेंडरों की घूर्णन गति को समायोजित करके, शोधकर्ता वास्तविक अभिवृद्धि डिस्क में देखी गई रेडियल गति को फिर से बना सकते हैं - जिससे कोणीय गति को बाहर की ओर कैसे ले जाया जाता है, इसके बारे में कुछ अंतर्दृष्टि प्रदान की जा सकती है।

हालाँकि, यह सेटअप खगोलभौतिकीय अभिवृद्धि डिस्क का एक आदर्श एनालॉग होने से बहुत दूर है। न केवल तरल की गति गुरुत्वाकर्षण के विपरीत एक बल द्वारा संचालित होती है, बल्कि तरल पदार्थ को ऊपरी और निचले कैप द्वारा लंबवत रूप से समाहित किया जाना चाहिए। चिपचिपे घर्षण के माध्यम से, ये सीमाएँ द्रव में द्वितीयक प्रवाह लाती हैं, जिनका वास्तविक अभिवृद्धि डिस्क में कोई समकक्ष नहीं होता है।

सीमित माध्यमिक प्रवाह

अपने अध्ययन में, वर्नेट की टीम ने एक नया प्रयोग बनाया जिसमें एक तरल धातु को रेडियल विद्युत क्षेत्र द्वारा गति में संचालित किया जाता है। यह क्षेत्र एक बाहरी, रिंग के आकार के इलेक्ट्रोड और एक केंद्रीय सिलेंडर के बीच करंट प्रवाहित करने से उत्पन्न होता है। यद्यपि द्रव अभी भी लंबवत रूप से छाया हुआ है, द्वितीयक प्रवाह की सीमा एक ऊर्ध्वाधर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा सीमित है, जो डिस्क के ऊपर और नीचे स्थित कॉइल्स द्वारा बनाई गई है।

अपने प्रयोग में, शोधकर्ता तरल की घूर्णन गति और इसकी अशांति के स्तर दोनों को नियंत्रित करने में सक्षम थे। सेंसर के साथ तरल की जांच करके, उन्होंने पाया कि कोणीय गति वास्तव में डिस्क के बड़े हिस्से के अंदर अशांत प्रवाह से बाहर की ओर प्रेरित थी। इससे भी अधिक, यह आणविक श्यानता के बहुत कम मूल्यों पर हुआ। यह वास्तविक अभिवृद्धि डिस्क के अवलोकन के समान है, जहां सामग्री अपनी कोणीय गति खो देती है और अंदर की ओर गिरती है - गैस और धूल में चिपचिपाहट की स्पष्ट कमी के बावजूद।

प्रयोग में द्वितीयक प्रवाह अभी भी मौजूद हैं, जिसका अर्थ है कि टीम अभिवृद्धि डिस्क में अशांत प्रवाह का पूरी तरह से अनुकरण करने में सक्षम नहीं थी। हालाँकि, आगे के सुधारों के साथ, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि निलंबित तरल धातु डिस्क जल्द ही खगोलविदों को उनके द्वारा देखी जाने वाली अभिवृद्धि डिस्क से जुड़ी अशांति के स्तर का अनुमान लगाने में सक्षम कर सकती है।

में अनुसंधान वर्णित है फिजिकल रिव्यू लेटर्स.