İç güneş sistemi neden daha hızlı dönmüyor?

tarafından yapılan yeni bir araştırmaya göre, çok az sayıda yüklü parçacığın hareketi, genç yıldızların etrafında dönen ince gaz diskleri hakkında uzun süredir devam eden bir gizemi çözebilir. Caltech araştırmacılar.

Toplama diskleri olarak adlandırılan bu özellikler, on milyonlarca yıl sürer ve güneş sistemi evriminin erken bir aşamasıdır. Etrafında döndükleri yıldızın kütlesinin küçük bir kısmını içerirler; güneş sistemi büyüklüğünde Satürn benzeri bir halka hayal edin. Yığışım diskleri olarak adlandırılırlar çünkü içerdikleri gaz yavaşça yıldıza doğru spirallenir.

Bilim adamları uzun zaman önce, bu içe doğru sarmal meydana geldiğinde, açısal momentumun korunumu yasasına göre diskin radyal olarak iç kısmının daha hızlı dönmesine neden olması gerektiğini fark ettiler. Açısal momentumun korunumunu anlamak için, dönen artistik patinajcıları düşünün: Kolları açıkken yavaşça dönerler, ancak kollarını içeri çektikçe daha hızlı dönerler.

Bununla birlikte, hesaplamalar, birikim disklerinin ihmal edilebilir iç sürtünmeye sahip olduğunu göstermektedir. Önde gelen akım teorisi, manyetik alanların, gaz ve manyetik türbülans oluşturan “manyetorotasyonel dengesizlik” denilen şeyi yaratmasıdır – etkin bir şekilde içe doğru sarmal gazın dönme hızını yavaşlatan sürtünmeyi oluşturur.

Şimdi, fizikçiler Paul Bellan ve Yang Zhang, dönen, süper ince, sanal bir toplama diskinin bilgisayar modelini yarattılar. Simüle edilmiş disk, birbiriyle çarpışabilecek yaklaşık 40.000 nötr ve yaklaşık 1.000 yüklü parçacık içeriyordu ve model ayrıca yerçekimi ve manyetik alanın etkilerini de hesaba kattı.

Bellan, “Bu model, tüm temel özellikleri yakalamak için doğru miktarda ayrıntıya sahipti,” diyor, “çünkü manyetik bir alanda bir yıldızın yörüngesinde dönen trilyonlarca çarpışan nötr parçacık, elektron ve iyon gibi davranacak kadar büyüktü.” “

Bilgisayar simülasyonu, nötr atomlar ile çok daha az sayıda yüklü parçacık arasındaki çarpışmaların, pozitif yüklü iyonların veya katyonların diskin merkezine doğru içe doğru sarmal yapmasına neden olurken, negatif yüklü parçacıkların (elektronlar) kenara doğru dışa doğru sarmal yapmasına neden olacağını gösterdi. Bu arada nötr parçacıklar açısal momentumlarını kaybederler ve pozitif yüklü iyonlar gibi merkeze doğru spirallenirler.

Bellan ve Yang’ın sonuçları bildiren makalesi yayınlandı. Astrofizik Dergisi. Araştırmanın finansmanı, ABD Ulusal Bilim Vakfı.

NSF’nin Atmosfer ve Geospace Bilimleri Bölümü’nde program direktörü olan Lisa Winter, “Bu çalışma, disklerin nasıl geliştiği, geliştiği ve jetleri oluşturduğuna dair zor bir soruyu yanıtlıyor” diyor. “Bu süreç, güneş sistemlerinin oluşumundan galaksilerin merkezlerindeki süper kütleli karadeliklere kadar tüm evrende gerçekleşiyor.”