Старая загадка аккреционных дисков имеет новое решение
Согласно новому исследованию Калифорнийского технологического института, движение крошечного количества заряженных частиц может решить давнюю загадку о тонких газовых дисках, вращающихся вокруг молодых звезд. Эти особенности, называемые аккреционными дисками, существуют десятки миллионов лет и являются ранней фазой эволюции Солнечной системы. Они содержат небольшую долю массы звезды, вокруг которой вращаются; представьте кольцо, похожее на Сатурн, размером с Солнечную систему. Их называют аккреционными дисками, потому что газ в этих дисках медленно движется по спирали внутрь к звезде. Ученые давно поняли, что когда происходит это спиралевидное движение внутрь, оно должно заставлять радиально внутреннюю часть диска вращаться быстрее в соответствии с законом сохранения углового момента. Чтобы понять закон сохранения углового момента, подумайте о вращающихся фигуристах: когда их руки вытянуты, они вращаются медленно, но когда они сводят руки, они вращаются быстрее.
Угловой момент пропорционален скорости, умноженной на радиус, а закон сохранения углового момента гласит, что угловой момент в системе остается постоянным. Итак, если радиус фигуриста уменьшается из-за того, что он сводит руки, то единственный способ сохранить постоянный угловой момент — это увеличить скорость вращения. Спиралевидное движение аккреционного диска внутрь подобно фигуристу, втягивающему руки внутрь, и поэтому внутренняя часть аккреционного диска должна вращаться быстрее. Действительно, астрономические наблюдения показывают, что внутренняя часть аккреционного диска действительно вращается быстрее. Любопытно, однако, что он не вращается так быстро, как предсказывает закон сохранения углового момента.
За прошедшие годы исследователи исследовали множество возможных объяснений того, почему угловой момент аккреционного диска не сохраняется. Некоторые считали, что трение между внутренней и внешней вращающимися частями аккреционного диска может замедлять внутреннюю область. Однако расчеты показывают, что внутреннее трение аккреционных дисков пренебрежимо мало. Ведущая современная теория состоит в том, что магнитные поля создают так называемую «магнитовращательную нестабильность», которая порождает газовую и магнитную турбулентность, эффективно формируя трение, замедляющее скорость вращения газа, движущегося внутрь по спирали. «Меня это беспокоило, — говорит Пол Беллан, профессор прикладной физики. «Люди всегда хотят обвинить турбулентность в явлениях, которых они не понимают. Сейчас существует большое кустарное производство, утверждающее, что турбулентность объясняет избавление от углового момента в аккреционных дисках».
Полтора десятилетия назад Беллан начал исследовать этот вопрос, анализируя траектории отдельных атомов, электронов и ионов в газе, образующем аккреционный диск. Его цель состояла в том, чтобы определить, как ведут себя отдельные частицы в газе, когда они сталкиваются друг с другом, а также как они двигаются между столкновениями, чтобы увидеть, можно ли объяснить потерю углового момента без привлечения турбулентности. Как он объяснял на протяжении многих лет в серии статей и лекций, посвященных «основным принципам» — фундаментальному поведению составных частей аккреционных дисков, — на заряженные частицы (то есть электроны и ионы) воздействуют как гравитационные, так и магнитные поля. , тогда как на нейтральные атомы действует только гравитация. Эта разница, как он подозревал, была ключевой.
Аспирант Калифорнийского технологического института Ян Чжан посетил одно из таких выступлений после прохождения курса, на котором он научился моделировать молекулы, сталкивающиеся друг с другом, для получения случайного распределения скоростей в обычных газах, таких как воздух, которым мы дышим. «Я связался с Полом после разговора, мы обсудили его и в конечном итоге решили, что симуляции можно распространить на заряженные частицы, сталкивающиеся с нейтральными частицами в магнитном и гравитационном полях», — говорит Чжан. В конечном итоге Беллан и Чжан создали компьютерную модель вращающегося сверхтонкого виртуального аккреционного диска. Смоделированный диск содержал около 40 000 нейтральных и около 1000 заряженных частиц, которые могли сталкиваться друг с другом, а модель также учитывала эффекты как гравитации, так и магнитного поля. «В этой модели было достаточно деталей, чтобы отразить все основные особенности, — говорит Беллан, — потому что она была достаточно большой, чтобы вести себя точно так же, как триллионы и триллионы сталкивающихся нейтральных частиц, электронов и ионов, вращающихся вокруг звезды в магнитном поле. поле."
Компьютерное моделирование показало, что столкновения между нейтральными атомами и гораздо меньшим количеством заряженных частиц заставят положительно заряженные ионы или катионы двигаться по спирали внутрь к центру диска, в то время как отрицательно заряженные частицы (электроны) будут двигаться по спирали наружу к краю. Тем временем нейтральные частицы теряют угловой момент и, подобно положительно заряженным ионам, спиралевидно движутся внутрь к центру. Тщательный анализ лежащей в основе физики на субатомном уровне — в частности, взаимодействия между заряженными частицами и магнитными полями — показывает, что угловой момент не сохраняется в классическом смысле, хотя то, что называется «каноническим угловым моментом», действительно сохраняется.
Канонический угловой момент представляет собой сумму исходного обычного углового момента плюс дополнительная величина, зависящая от заряда частицы и магнитного поля. Для нейтральных частиц нет разницы между обычным угловым моментом и каноническим угловым моментом, поэтому беспокоиться о каноническом угловом моменте излишне сложно. Но для заряженных частиц — катионов и электронов — канонический угловой момент сильно отличается от обычного углового момента, потому что дополнительная магнитная величина очень велика. Поскольку электроны отрицательны, а катионы положительны, внутреннее движение ионов и внешнее движение электронов, вызванное столкновениями, увеличивает канонический угловой момент обоих. Нейтральные частицы теряют угловой момент в результате столкновений с заряженными частицами и движутся внутрь, что уравновешивает увеличение канонического углового момента заряженных частиц.
Это небольшое различие, но оно имеет огромное значение в масштабе всей Солнечной системы, говорит Беллан, который утверждает, что это тонкое объяснение удовлетворяет закону сохранения канонического углового момента для суммы всех частиц во всем диске; только одна частица из миллиарда должна быть заряжена, чтобы объяснить наблюдаемую потерю углового момента нейтральных частиц. Более того, говорит Беллан, движение катионов внутрь и движение электронов наружу приводит к тому, что диск становится чем-то вроде гигантской батареи с положительным полюсом вблизи центра диска и отрицательным полюсом на краю диска. Такая батарея будет управлять электрическими токами, которые утекают от диска как выше, так и ниже плоскости диска. Эти токи питали бы астрофизические струи, вылетающие из диска в обоих направлениях вдоль оси диска. Действительно, джеты наблюдались астрономами более века, и известно, что они связаны с аккреционными дисками, хотя сила, стоящая за ними, долгое время оставалась загадкой. Статья Беллана и Янга была опубликована в The Astrophysical Journal 17 мая.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Адмирал бьёт тревогу из-за НЛО

Альберта занимает третье место по аномальным зонам

Астероид Камо'Оалева был выброшен с Луны

ВВС США следят за внеземной деятельностью

Венера дает важные уроки о потенциале жизни

Вселенная и темная материя эволюционировали совместно

Город Богов, брошенный жителями

Дневник подробной хронологии грядущих столетий

Загадочная человеческая челюсть из коллекции Boy's rock

Инопланетяне отложили Судный день

Конгрессмен обвиняет правительство в сокрытии НЛО

Модель формирования экзопланет-изгоев

Новый Нострадамус выдал партию пророчеств

Первый миллисекундный пульсар в центре галактики

Подводные НЛО представляют реальную угрозу

Правительство не хочет рассекретить документы об НЛО

Приливные силы заставили экзопланету излучать тепло

Ранние галактики эволюционировали намного быстрее

Стивен Спилберг всю жизнь был очарован инопланетянами

Трехмерная структура вспышки вокруг черной дыры

В отчете об НЛО указаны две горячие точки

Гигантское озеро лавы на Ио

Давайте поговорим о НЛО

ИИ станет умнее любого человека в 2025 году

Как гамма-всплески порождают свет

МКС стала рассадником бактерий-мутантов

На дне Балтийского моря обнаружено НЛО

НЛО нарушают все законы физики

НЛО перевозят по пустынной дороге на прицепе

Обнаружили 13 штаммов бактерий-мутантов на МКС

Обнаружили самую крупную звездную черную дыру

Очень важно раскрыть данные об НЛО

Паломники сообщили об НЛО в небе Массачусетса

Почему на Марсе выделяется метан

Программа Kona Blue для реинжиниринга НЛО

Раскрытие проекта Aqua

Стоунхендж ориентирован как на Луну, так и на Солнце

Строительным элементам жизни легче формироваться в космосе

Такер Карлсон высмеял утверждения об инопланетянах

Хью Джекман был послан инопланетянами

Матовые стеклянные перегородки - особенности, виды, как выбрать

В районе Красной поляны обнаружили два дольмена

Два охотника стали первыми жертвами болезни оленей

Должно быть место для честного расследования НЛО

Древнейший вулканизм в Солнечной системе

Жители ХМАО засняли НЛО на фоне северного сияния

Загадка странных огней в ночном небе Вены

Китаец прожил 35 лет с просветом аорты

Люди эволюционировали как жуки, а не как позвоночные

Марсоход получил изображения окаменелостей людей

Нашли экзопланету-бродягу земного типа

НЛО в небе над Сызранью

НЛО, трансформации и откровения астронавтов

Ограничение калорий замедлило биологическое старение

Первая буква фамилии студентов определяет успеваемость

Полая Земля, летающие щиты и муравьиные боги

Почему умные люди верят в теории заговора

Сбывающиеся предсказания ясновидящей Ванги

Фрагменты белков могут возникать в космосе

Человек прилетевший с небес

Шамбала и полая Земля в древнем буддизме

Георадар будет искать водные объекты на Юпитере

Дьявольская комета наконец-то стала видна

Затерянный город найден на территории Тонгатапу

ИИ и НАСА борются с изменением климата

Инопланетное существо, выброшенное на австралийский пляж

Какова масса покоящегося нейтрино

НАСА предупреждает о военном присутствии Китая в космосе

НЛО пролетел над красотами Перта

Ортоклаз из свинца - это своего рода загадка

Отчет о программе Kona Blue

Паскагула устраивает вечеринку в честь похищения

Путешественник во времени показал фото из будущего

Самая глубокая дыра в земле была закрыта

Самые странные и неповторимые дома в Огайо

Случаи похищения людей инопланетянами будут изучены

Смертоносная пещера, которая может вызвать пандемию

Такер Карлсон видел свидетельства о подводных НЛО

У человека расплавились пальцы при встрече с НЛО

Увлечение внеземной жизнью восходит к 17-му веку

Черный зверь бродил по полю британского фермера

Встреча с НЛО в школе Ариэль в Зимбабве

Город-призрак, жители которого были вынуждены бежать

Горы и лавовые озера на Ио с высоты птичьего полета

Два неизвестных объекта пролетели мимо МКС

Документальный фильм о похищении в Паскагуле

ИИ VASA1, который может заставить изображения говорить

ИИ изучает планетарный пограничный слой Земли

Инопланетяне украли мои яйцеклетки

Китай осуществляет военные программы в космосе

Книга, предсказавшая катастрофу Титаника

Компания Boston Dynamics представила нового робота

Метеорологи предупреждают о погодных войнах между странами

НЛО залетел в действующий вулкан

Подводя черту под происхождением жизни

Прыщ превратился в опухоль размером с арбуз

Скрытый потенциал РНК в развитии биоинженерии будущего

Состоят ли дюны Титана из кометной пыли

Таинственная механика полета насекомых

Тайна аномалии Балтийского моря наконец-то раскрыта

Хаббл отправляется на поиски небольших астероидов

Гелиевая звезда с самым низким содержанием металлов

Екатеринбуржец выставил на продажу летающую тарелку

Жизнь может существовать в темных водных Европы

Загадка формирования массивных горячих субкарликов

ИИ способен революционизировать кредитование

Инопланетян следует искать на фиолетовых планетах

Инопланетяне похитили яйца у женщины

Метеорит пробил крышу дома

Непрерывные фейковые новости оказывают большее влияние

НЛО влетает в действующий вулкан-портал

НЛО пилотируются духовными сущностями

Океан Энцелада может поддерживать жизнь

Перуанские мумии не являются инопланетянами

Полицейская камера сняла аварийную посадку НЛО

Полярные сияния на холодных коричневых карликах

Попытки AARO вступить в контакт с Дэвидом Грушем

Правительство США намеренно скрывает информацию об НЛО

Разгадка тайн атмосферных рек

США провели испытания управляемого ИИ истребителя

Экстремальные холода в условиях потепления климата

В один прекрасный день ИИ сможет выполнять всю нашу работу

В сеть просочился отчет о встрече ВМС США с НЛО

Давайте поговорим о неопознанных подводных объектах

Доказательства существования инопланетной жизни

Жизнь нужно искать в пурпурных мирах

Жители графства Дербишир взбешены таинственным жужжанием

Как философы воспринимали инопланетную жизнь

Метеорит, пробивший крышу дома во Флориде, прилетел с МКС

Миссия НАСА Солнечный парус готовится к запуску

На протяжении 600 лет манускрипт Войнича остается загадкой

НАСА ищет дешевый способ доставки образцов с Марса

Обнаружена самая массивная черная дыра в нашей галактике

Паранормальные корни программы Пентагона по НЛО

Подтвержден полет аппарата Dragonfly к Титану

Правительство пытается скрыть правду о НЛО

Пурпурные миры населены инопланетянами

Робот-гуманоид Ameca может имитировать человеческую речь

Тестирование технологий для полета на Марс

Человекоподобный НЛО замечен в небе Калифорнии

Я встретил лысых инопланетян–гуманоидов

В небе Калифорнии замечен странный НЛО

Великобритания разрабатывает правила для ИИ

Город богов разрушило мегаземлетрясение

Еще один механизм выживания тихоходок в космосе

Жуткое послание убийцы Зодиака

Квантовый интернет все ближе

Ковчег Завета питал Великую пирамиду Гизы

Морской офицер выражает тревогу по поводу водных НЛО

Нет доказательств существования инопланетных технологий

Новая книга дает представление о космических поисках жизни

Обнаружили близкую массивную черную дыру

Перепись ближайших окрестностей Солнца

Проект по классификации гамма-всплесков

Пурпурный, а не зеленый цвет - цвет жизни на экзопланетах

Стивен Спилберг снимет новый фильм об НЛО

Тайна объекта в форме сердца на поверхности Плутона

Тайна орбитальной нестабильности планет-гигантов

Технология передачи энергии с космических электростанций

Церера таит в себе мрачную тайну

Электричество и батарейки древних египтян

Yeezy Boost 350 v2 Black Черные. Икона Стиля и Инновации

Билл Гейтс поддерживает искусственный интеллект

В небе Калифорнии замечен таинственный объект

В пещерах на Марсе могут находиться инопланетяне

Геолог-любитель получил сильные ожоги от НЛО

Житель Лондона принял вертолет за НЛО

За НЛО отправляйтесь в маленький городок в Висконсине

Звездолеты помогут в поисках новых физических явлений

Интернет может достичь квантовой скорости

Космические силы США готовятся к первой в истории миссии

Министерство обороны публикует документы Kona Blue

Нейтронные звезды нагреваются от аннигиляции темной материи

Нострадамус предсказал войну в 2024 году

Победителем президентских выборов в 2032 году станет робот

Подводные НЛО ставят под угрозу морскую безопасность США

Подводный НЛО сняло исследовательское судно

Проклятая могила с 450 обезглавленными вампирами

Рассекреченный отчет раскрывает дематериализацию НЛО

Тайна высоких уровней энергии в звездных сверхвспышках

Уважаемый астроном не верит в теории заговора об НЛО

Ярчайший гамма-всплеск породила коллапсирующая звезда

Франшиза Pro.Travel. Предпринимательский успех Татьяны Мамаевой

Возвращение денежных средств пострадавшим от брокеров-мошенников. Путь к справедливости

Встреча с НЛО, от которой у человека расплавились пальцы

Детеныш инопланетянина найден в мексиканской пещере

Подписка на новости
Наверх