Malý rozdiel v obrovskom merítku: Vďaka novému prístupu sa vedcom podarilo vyriešiť dlhoročnú záhadu
Po vzniku novej hviezdy sa okolo nej formuje disk hmoty, ktorý sa nespráva tak, ako by sa mal. Prečo?
Po vzniku novej hviezdy sa okolo nej vytvorí tenký prstenec hmoty, ktorý sa nazýva akrečný disk. Z tohto disku ešte vyvíjajúca sa hviezda čerpá hmotu a neskôr sa zo zvyšku disku môžu vytvoriť planéty.
Akrečný alebo protoplanetárny disk pripomína prstenec Saturnu, no je veľký ako celá sústava, vysvetľuje portál Phys. Vedcom z inštitútu Caltech sa v novej práci podarilo vyriešiť záhadu, ktorá sa s týmito štruktúrami spájala už dlhú dobu. Akrečné disky získali svoj názov preto, lebo hmota v nich po špirále pomaly padá do vnútra formujúcej sa hviezdy. Na základe tohto pohybu by však mala vnútorná časť disku rotovať rýchlejšie, než môžu astronómovia pozorovať. Až nedávno sa podarilo odhaliť, prečo to tak nie je.
Astronomické pozorovania síce odhalili, že vnútorná časť disku rotuje rýchlejšie, no ani zďaleka nie tak, ako by podľa zákonu o zachovaní hybnosti mala. Vysvetľovanie tohto javu trvá už niekoľko rokov a vysvetlenia boli rôzne, hoci ani jedno nedokázalo presne povedať, čo sa vo vnútornej časti disku deje. Niektorí vedci verili, že za to môže trenie medzi vnútornou a vonkajšou časťou disku, zatiaľ čo iní pripisovali tento zvláštny jav magnetickým poliam, ktoré vytvorili „magnetickú turbulenciu“.
„Znepokojuje ma, že vedci vždy hádžu vinu na turbulencie, ak sa stretnú s fenoménom, ktorému úplne nerozumejú,“ vysvetľuje Paul Bellan, ktorý je vedúci novej štúdie.
Svoju prácu začal už pred 15 rokmi analyzovaním dráh jednotlivých atómov, elektrónov a iónov v plyne, z ktorého sa skladá akrečný disk. Cieľom bolo zistiť ako sa častice správajú, keď do seba narazia a ako sa pohybujú v čase medzi jednotlivými zrážkami.
Malý rozdiel vo veľkom merítku
Od začiatku svojej dlhodobej práce vydal Bellan niekoľko vedechých štúdií. V nich popisoval základné správanie, podľa ktorého sa časti akrečného disku riadia. Vysvetľoval, že nabité častice sú ovplyvňované ako gravitáciou, tak aj magnetickými poľami, zatiaľ čo neutrálne atómy sú ovplyvňované len gravitáciou. Tento rozdiel je podľa Bellana kľúčom k vyriešeniu záhady.
Neprehliadnite
V spolupráci s ďalším vedcom vytvoril simuláciu, ktorá sledovala trilióny častíc v akrečnom disku. Táto simulácia odhalila, že pri kolízií nabitých častíc a neutrálnych atómov sa pozitívne častice odklonia k centru disku, zatiaľ čo negatívne sa odklonia smerom von. Neutrálne častice stratia hybnosť a padnú do centra disku.
Simulácia odhalila niečo zvláštne. Zákon o zachovaní hybnosti je v skutočnosti zachovaný, hoci pozorovania s týmto tvrdením na prvý pohľad nesúhlasia. Zachováva sa totiž špeciálna verzia zákona, v ktorej sa zahŕňa pôvodná hybnosť, plus ďalšia hodnota, ktorá závisí od náboja častice a magnetického poľa. Táto hodnota ale neovplyvňuje neutrálne častice.
Pre pozitívne a negatívne nabité častice však táto hodnota narastá, no kolízie neutrálnych častíc s nabitými časticami, pri ktorej tie neutrálne strácajú hybnosť, túto dodatočnú hodnotu vyrovnávajú. Vedci podotýkajú, že ide o malý rozdiel, no v škále celej sústavy sa prejavuje oveľa výraznejšie.
Komentáre