חוקרים בצרפת יצרו ניסוי חדש שעשוי לשפר את הבנתנו את הדינמיקה של דיסקים להצטברות כוכבים וחורים שחורים. עוצב על ידי מרלון ורנט ועמיתיו באוניברסיטת סורבון של פריז, הניסוי משתמש בשילוב של שדות חשמליים רדיאליים ושדות מגנטיים אנכיים כדי להכיל דיסק מסתובב של מתכת נוזלית. זה אפשר לצוות לראות כיצד מומנטום זוויתי מועבר בתוך הדיסק - דבר שיכול לספק תובנות לגבי היווצרות כוכבי לכת והאזורים סביב חורים שחורים.
הצטברות היא התהליך שבו עצם מסיבי כמו כוכב או חור שחור שואב גז ואבק מסביבתו. התוצאה היא דיסק צבירה מסתובב, כשהגז והאבק מתקרבים יותר ויותר לעצם המאסיבי. במערכות כוכבים, כוכבי לכת נוצרים בתוך דיסקיות הצבירה ואסטרונומים יכולים לחקור חורים שחורים על ידי התבוננות בקרינה מדיסקיות הצבירה שלהם.
כדי שהאבק והגז יתקרבו יותר ויותר לעצם המאסיבי, הם חייבים איכשהו לאבד תנע זוויתי בדרך. כתוצאה מכך, יש להעביר מומנטום זוויתי מתוך דיסק הצבירה אל הקצה החיצוני שלו. איך בדיוק זה קורה, לעומת זאת, נותרה בגדר תעלומה. אפשרות אחת היא שחיכוך בין החלק הפנימי והחיצוני של החלק של הדיסק המסתובב מעביר תנע זוויתי כלפי חוץ - אבל צמיגות הדיסקים נראית נמוכה מדי מכדי שזה יקרה.
גזירה סוערת זורמת
הסבר הגיוני יותר הוא שהעברת התנע הזוויתי מוגברת על ידי זרימות גזירה סוערות בדיסק. אבל למרות עשרות שנים של בחינה מדוקדקת עם תמונות טלסקופ והדמיות ממוחשבות, המנגנונים המניעים את המערבולת הזו עדיין לא ברורים.
זה נתן השראה לאסטרופיזיקאים לצאת למעבדה ולעשות ניסויים שהם אנלוגים של דיסקי צבירה. בניסוי טיפוסי נוזל כלול בחלל שבין שני גלילים מסתובבים באופן עצמאי. במקום כוח הכבידה, הנוזל מונע לתנועה באמצעות חיכוך צמיג עם שני הגלילים. על ידי התאמת מהירויות הסיבוב של הצילינדרים, החוקרים יכולים ליצור מחדש את התנועות הרדיאליות שנצפו בדסקיות צבירה אמיתיות - לספק כמה תובנות לגבי האופן שבו מומנטום זוויתי מועבר החוצה.
עם זאת, התקנה זו רחוקה מלהיות אנלוגי אידיאלי של דיסקי צבירה אסטרופיזיים. לא רק שתנועת הנוזל מונעת על ידי כוח שלא כמו כוח הכבידה, הנוזל חייב להיות מוכל גם אנכית על ידי מכסים עליונים ותחתונים. באמצעות חיכוך צמיג, גבולות אלה מכניסים זרימות משניות לנוזל, שאין להן מקבילה בדיסק צבירה אמיתי.
זרימות משניות מוגבלות
במחקר שלהם, הצוות של ורנט יצר ניסוי חדש שבו מתכת נוזלית מונעת על ידי שדה חשמלי רדיאלי. שדה זה נוצר על ידי העברת זרם בין אלקטרודה חיצונית בצורת טבעת וגליל מרכזי. למרות שהנוזל עדיין סתום אנכית, היקף הזרימות המשניות מוגבל על ידי שדה מגנטי אנכי, שנוצר על ידי סלילים הממוקמים מעל ומתחת לדיסק.
הצטברות, לא ספגטי מתנגש, מתלקחת כשהכוכב נטרף על ידי חור שחור
בניסוי שלהם הצליחו החוקרים לשלוט הן על מהירות הסיבוב של הנוזל והן על רמת המערבולת שלו. על ידי חיטוט הנוזל באמצעות חיישנים, הם גילו שתנע זוויתי אכן מונע החוצה על ידי זרימות סוערות בתוך עיקר הדיסק. מה שכן, זה התרחש בערכים נמוכים מאוד של צמיגות מולקולרית. הדבר דומה מאוד לתצפיות על דיסקיות צבירה אמיתיות, שבהן החומר מאבד את התנע הזוויתי שלו ונופל פנימה - למרות חוסר ברור של צמיגות בגז ובאבק.
זרימות משניות עדיין קיימות בניסוי, מה שאומר שהצוות לא הצליח לדמות באופן מלא זרימות סוערות בדסקיות צבירה. עם זאת, עם שיפורים נוספים, החוקרים מקווים שדיסקות מתכת נוזליות תלויות יוכלו לאפשר בקרוב לאסטרונומים להעריך את רמת המערבולת הקשורה לדיסקות הצבירה שהם צופים.
המחקר מתואר ב מכתבי סקירה פיזית.
