قد تفسر الاهتزازات غير المتماثلة في أقراص البلازما كيفية تشكل الكواكب حول النجوم والثقوب السوداء الهائلة
اكتشف باحثون في مختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) ظاهرة فيزيائية جديدة قد تُفسر كيفية تكوّن الكواكب من أقراص من المواد تدور حول النجوم والثقوب السوداء الهائلة. في تجربة مختبرية فريدة من نوعها، تحاكي الظروف الكونية باستخدام أسطوانات معدنية دوارة مملوءة بسائل معدني موصل، وجد الباحثون أن تذبذبًا غير متماثل داخل طبقة حرة التدفق يُسبب تحرك الجسيمات إلى الداخل، وهي عملية أساسية لتكوين الأجسام الكوكبية.
وعلى عكس النظرية المعروفة التي تقول إن هذه الاهتزازات تنشأ بشكل أساسي من التفاعل بين البلازما والمجالات المغناطيسية في المجالات الجاذبية، فإن الدراسة الجديدة التي نشرت فياستعراض للحروف البدنية يكشف أن آلية الاهتزاز قد تكون أكثر شيوعًا، وتحدث أيضًا نتيجة لاختلافات السرعة بين تيارات البلازما المتجاورة - وهي المنطقة المعروفة باسم "طبقة القص الحرة".
وفقًا للدكتور يين وانج، الباحث البارز في PPPL والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية:
"تشير نتائجنا إلى أن هذه الأنواع من الهزات قد تكون أكثر شيوعًا في الكون، وقد تكون أساسًا لتكوين العديد من الأنظمة الشمسية أكثر مما كنا نعتقد سابقًا."
تعتمد التجربة على جهاز يسمى تجربة التصوير بالرنين المغناطيسييحاكي هذا النظام قرص تسخين نجمي في ظروف معملية باستخدام أسطوانتين دوارتين وملء سائل بالغالينستان - وهو خليط من الغاليوم والإنديوم والقصدير. تم تمرير المجالات المغناطيسية عبر النظام، وحُللت باستخدام برامج محاكاة متقدمة، بما في ذلك Dedalus وSFEMaNS.
وأكدت النتائج أن هذه الاهتزازات - والتي تسمى "عدم الاستقرار المغناطيسي الدوراني غير المحوري" (التصوير بالرنين المغناطيسي غير المحوري) - تتسبب في تقارب الجسيمات البطيئة إلى الداخل وتشكيل أجسام مثل الكواكب، في حين يتم إخراج الجسيمات السريعة إلى الخارج.
وأوضحت البروفيسورة فاطمة إبراهيمي، الباحثة المشاركة:
"لقد تمكنا من حل لغز فيزيائي فلكي قائم منذ فترة طويلة - كيف يمكن لحركة البلازما غير المنتظمة أن تتسبب في اهتزاز أي قرص كوني وانكماشه باتجاه مركز الجاذبية."
وأُجري البحث بالتعاون مع علماء آخرين من PPPL وجامعة برينستون، بما في ذلك البروفيسور جيريمي جودمان، والبروفيسور هانتو جي، والباحث إريك جيلسون.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
