Există hidrogen în roiurile de galaxii care este extrem de cald, având temperaturi de circa 10 milioane Kelvin. Cum este posibil una ca asta? Nu ar trebui să existe un gaz așa de cald. Pentru a dezlega acest mister oamenii de știință au folosit 196 de lasere, recreând condițiile care au dat naștere acestui fenomen.
Hidrogenul din roiurile de galaxii
Galaxiile de cele mai multe ori se grupează în roiuri mai mari sau mai mici de galaxii, formând astfel enorme „obiecte” cosmice. Cauza este, evident, gravitația, care le apropie și le menține împreună. În aceste galaxii există hidrogen gazos care este extrem de cald, având temperaturi până la 10 milioane Kelvin, adică mai mult sau mai puțin temperatura din centrul Soarelui.
Hidrogenul extrem de cald
Temperatura extrem de ridicată a hidrogenului din roiurile de galaxii reprezintă un mister. La aceste temperaturi hidrogenul atomic nu există, căci electronii se separă de nucleu (în cazul hidrogenului un proton), generând plasmă. Teoretic era de așteptat ca temperatura să fie mult mai mică decât 10 milioane Kelvin, ținând cont de evoluția universului, de expansiunea acestuia și alte procese care contribuie la răcirea universului.
Care este atunci fenomenul care duce la existența acestor temperaturi extreme?
196 lasere
Cum putem studia în laborator acest fenomen? Evident nu putem crea o temperatură așa de mare – 10 milioane de grade – și să o menținem ca să studiem fenomenul „pe îndelete”.
Într-un articol publicat recent în Science Advances se arată cum un grup de cercetători a reușit să reproducă pentru câteva fracțiuni de secundă și într-o regiune a spațiului foarte mică aceste condiții de temperatură și de turbulență în plasmă.
Practic, cercetătorii au focalizat 196 de lasere la laboratorul NIF (National Ignition Facility) de la Lawrence Livermore National Laboratory, Statele Unite, pe o țintă, unde s-au recreat condițiile în care că se află gazul din roiurile de galaxii.
A fost generată o plasmă extrem de caldă care avea în interior câmpuri magnetice extrem de intense. În mod normal temperatura s-ar distribui uniform, însă din cauza câmpurilor magnetice intense electronii din plasmă au o traiectorie în spirală în câmpul magnetic, nereușind să distribuie energia.
În final se generează regiuni mai reci și altele extrem de calde. Transportul de energie (căldură) era de circa 100 de ori mai mic decât în absența câmpurilor magnetice.
Rezultatul simulării computerizate, care indică diferențe de temperatură între diverse puncte, în jurul țintei către care au fost îndreptate laserele.
Credit: Yingchao Lu, Universitatea Rochester
Pentru a ajunge la acest rezultat cercetătorii au simulat mai întâi pe calculator procesul. Doar după ce au înțeles foarte bine rezultatele simulării au efectuat experimentul, ținând cont că aveau la dispoziție un timp foarte limitat de folosire a celor 196 de lasere la NIF
Ce va aduce viitorul
Chiar dacă procesul a fost înțeles, adică temperaturile atât de mari sunt datorate câmpurilor magnetice extrem de intense din plasmă, nu toate detaliile au fost la fel de bine studiate. Cercetătorii au planificat noi experimente la NIF, care să ne ajute să înțelegem mai bine cum este posibil ca în roiurile de galaxii să existe un gaz cu temperatura de circa 10 milioane Kelvin într-un univers care are circa 14 miliarde vechime.
Toate aceste studii sunt extrem de importante în astrofizică și cosmologie, întrucât ajută la înțelegerea diverselor procese cosmice.
Credit imagine depositphotos.com.
Imaginea nu are nicio legătură cu experimentul menționat în articol.
