بازسازی شرایط درونی یک خوشهی کهکشانی عظیم
بازسازی شرایط درونی یک خوشهی کهکشانی عظیم
مجله علمی ایلیاد - کهکشانها معمولاً به تنهایی زندگی نمیکنند، بلکه صدها و در برخی مواقع هزاران کهکشان بهوسیلهی گرانش به سمت یکدیگر کشیده میشوند و خوشههای کهکشانی گسترده را شکل میدهند که بزرگترین اجرام کیهان نیز محسوب میشوند.
دانشمندان مدتها است که میدانند هیدروژن درون خوشههای کهکشانی به طرز عجیبی داغ است و دمای آن به ۱۰ میلیون درجهی سانتیگراد نیز میرسد که این دما به صورت تقریبی مشابه دمای مرکز خورشید است. در این دما اتمهای هیدروژن امکان بقا ندارند و در واقع گاز هیدروژن به شکل پلاسمایی است که از پروتون و الکترون ساخته شده است.
در مورد خوشههای کهکشانی این پرسش هنوز پابرجا است که چرا گاز هیدروژن هنوز اینقدر داغ باقی مانده است؟ بر اساس قوانین مرسوم فیزیک طی میلیاردها سال عمر کیهان این گازها باید سرد میشدند.
چالش موجود برای حل معمای داغ باقی ماندن گازها، این است که نمیتوان شرایط موجود در مرکز خوشههای کهکشانی که شامل دمای بالا و میدان مغناطیسی وحشتناک است را به راحتی ایجاد کرد. با این حال، اکنون محققین سیستمی طراحی کردهاند که میتواند این شرایط را ایجاد کند؛ «قویترین تاسیسات لیزری در دنیا.» آزمایشگاه لارنس لیورمور آمریکا توانسته شرایط وحشتناک مرکز خوشههای کهکشانی را به کمک لیزر در بازهی زمانی کمتر از یک ثانیه بازسازی کند.
محققین دانشگاههای مختلف آمریکا، با استفاده از لیزرهای پرتوان آزمایشگاه لیورمور کالیفرنیا توانستهاند شرایط گازهای داغ موجود در خوشههای کهکشانی عظیم را بازسازی کنند. آنها ۱۹۶ لیزر را بهصورت همزمان در یک نقطه متمرکز کردهاند و توانستهاند پلاسمای داغ سفیدی را با میدان مغناطیسی شدید طی مدت چند میلیاردم ثانیه تولید کنند.
همین چند میلیاردم ثانیه ایجاد شرایط مرکز خوشهها، به دانشمندان کمک کرده تا حدودی بتوانند آنجا را آنالیز کنند. آنها اذعان دارند که پخش و توزیع گرمای موجود در مرکز خوشهها به کمک برخورد الکترونها با یکدیگر رخ میدهد، ولی میدان مغناطیسی موجود میتواند این وضعیت را تحت تاثیر قرار دهد. میدان مغناطیسی باعث میشود الکترونها در جهت میدان دوران کنند و به این ترتیب، از پخش انرژی موجود در آنجا به اطراف جلوگیری شود. آنها دریافتند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی شدید، انتقال حرارت به میزان ۱۰۰ برابر کاهش پیدا میکند.
دانشمندان توانستهاند کد کامپیوتری برای شبیهسازی این شرایط را نیز بنویسند و به این ترتیب، میتوانند در آینده بدون نیاز به سرهمبندی سیستم لیزری شبیهسازیهای خود را تکرار کنند.
هنوز پرسشهای زیادی در مورد فیزیک خوشههای کهکشانی باقی مانده است و باید مطالعات گستردهتری انجام شود تا بتوان گفت در مرکز این خوشهها چه چیزی در حال رخ دادن است.