جت‌های ستاره‌ای، به صورت متراکم متولد می‏شوند

به گزارش ماهنامه نجوم، تاکنون این‏طور تصور می‌شده است که فوران(جت)‏های گازی ناشی از قرص برافزایشی اطراف ستارگان و سیاهچاله‌ها به صورت پیوسته از قرص به سمت بیرون هدایت شده و در برخورد با فضای میان‏ ستاره‌ای به صورت توده‏های متراکم در می‏آیند. اما با توجه به پژوهش‌های اخیر به نظر می‌رسد این فوران‏ها از ابتدا به صورت توده‏های متراکم تولید می‌شوند.

برخی از زیباترین ساختارهای مشاهده شده در جهان، فوران‏های گازی هستند که توسط ستارگان برافزایشی- نظیر پیش ¬ستارگان جوان و  یا سیاهچاله‌هایی به جرم ستارگان- تولید و با سرعت مافوق صوت از آن‏ها دور می‏‌شوند. این فوران‏ها متشکل از گازهایی هستند که با شتاب بسیار زیاد از قرص‌های اطراف ستاره‏ها به بیرون پرتاب شده‏اند. گازهای در حال سقوط این قرص‌ها، که معمولا منبع تغذیه‏ای برای سیاهچاله‏ها یا ستاره‌های جوان هستند، برخی اوقات به فضای میان  ستاره‌ای پرتاب می‏شوند.

تلاش‏های زیادی صورت گرفته است تا مشخص شود چرا مواد درون قرص‏ها گاهی به صورت توده‌های متراکم گازی به بیرون پرتاب می‌شوند. تاکنون ایده‏ اصلی این بوده است که فوران‏های گازی به صورت جریانی پیوسته به بیرون از قرص هدایت می‏شوند و سپس در برخورد با فضای میان‏ ستاره‏ای به صورت توده ‏متراکمی که مشاهده می‏کنیم در می‏آیند. اما همکاری اخیر میان پژوهشگران فیزیک پلاسما، منجمان و محققان علوم محاسباتی، پرده از راز واقعی این توده‏های متراکم برداشته است: آن‏ها به صورت متراکم در نمی‏آیند بلکه به همین صورت متولد می‌شوند.

«آدام فرانک» از اساتید اخترفیزیک دانشگاه راچستر و یکی از نویسندگان مقاله‏ای که اخیرا در همین رابطه منتشر شده است، اینگونه توضیح می‏دهد: "پیش از این، نظریه غالب این بود که فوران‏های گازی درست مانند شلنگ‏های آتش‏نشانی هستند که به صورت پیوسته مواد را به بیرون پرتاب می‏کنند و این جریان پیوسته در برخورد با گرد و غبار و گازهای موجود در فضا قطع می‏شود. اما به نظر می‏رسد این‏ نظریه درست نباشد". بنابر گفته‏های پروفسور فرانک، اصلی‌ترین یافته‏ تیم بین‏المللی پژوهشگرانی که روی این موضوع کار می‏کنند این است که بر خلاف باور کنونی، فوران‏ گازها «بیش‏تر شبیه شلیک گلوله و توپ است» تا جریان پیوسته مواد در شلنگ آتش‏نشانی. به همین دلیل است که عمده ‏فوران‏های گازی ستارگان به صورت مارپیچ، متراکم و بسیار ساختاریافته هستند.

یکی از اعضای تیم تحقیقاتی به نام پروفسور «سرگئی لبدف»( Sergey Lebedev) و همکارانش در کالج سلطنتی لندن تلاش کردند تا شرایط فیزیکی یک ستاره را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کنند. نتایج این پژوهش به خوبی با شرایط فوران‏های گازی ستاره‏ای تطبیق می‏کرد. آزمایش پیشگامانه لبدف به شدت مورد تحسین جامعه علمی قرار گرفته است و برخی از آن به عنوان بهترین پژوهش اخترفیزیکی (که تاکنون انجام شده) یاد می‌کنند.

لبدف یک پالس پرانرژی را به یک قرص آلومینیومی اعمال کرد. در اولین چند میلیاردم ثانیه، آلومینیوم شروع به تبخیر و ایجاد یک ابر کوچک پلاسما نمود. این پلاسما دقیقا معادل مقیاس میکروسکوپی از قرص برافزایشی اطراف یک پیش ¬ستاره عمل می‏کند که به درون آن کشیده می‌شود. در مرکز قرص، آلومینیوم به طور کامل از بین رفته و باعث شکل‏گیری یک سوراخ شده بود. از طریق این سوراخ، میدان مغناطیسی اعمال شده به صفحه می‏توانست از میان آن عبور کند.

به نظر می‏رسد نحوه‏ برهم‏کنش میدان مغناطیسی با پلاسما دقیقا ویژگی‏های مشاهده شده از فوران‏های ستاره‏ای را نشان می‏دهد. در ابتدا، میدان مغناطیسی، پلاسمای اطراف قرص را به سمت مرکز هدایت می‏کند. سپس در ساختار پلاسما حبابی ایجاد می‏شود که پس از تابیدن و به هم پیچیده شدن، به صورت توده ‏متراکمی در می‏آید. در ادامه واقعه مهمی روی می‏دهد: حباب مغناطیسی اولیه به سمت بیرون پرتاب می‌شود و یک حباب مغناطیسی دیگر شکل می‏گیرد. سپس این روند به همین ترتیب بارها و بارها تکرار می‏شود. این روند پویا باعث رها شدن بسته‏های پلاسما به صورت توده‏ ای، و نه پیوسته، می‌شود. 

 با شبیه‏سازی این پدیده کیهانی در آزمایشگاه، پژوهشگران توانسته‏اند تا حدی سا‏ز و ‏کار حاکم بر فوران‏های ستاره‏ای را مشخص نمایند. به نظر می‌رسد این میدان‏های مغناطیسی هستند که ساختارهای متراکم فوران‏ها را به هنگام تولد شکل می‏دهند نه برخورد با فضای میان ‏ستاره‌ای.