Астрофизическая плазма - Astrophysical plasma

Туманность Лагуна представляет собой большое облако частично ионизированного газа с низкой плотностью.[1]

Астрофизическая плазма является плазма вне Солнечная система. Он изучается в рамках астрофизика и обычно наблюдается в космосе.[2] Принятое мнение ученых заключается в том, что большая часть барионный дело в вселенная существует в этом состоянии.[3]

Когда материя становится достаточно горячей и энергичной, она становится ионизированный и образует плазму. Этот процесс разбивает материю на составляющие ее частицы, в том числе отрицательно заряженные. электроны и положительно заряженный ионы.[4] Эти электрически заряженные частицы подвержены влиянию местных электромагнитные поля. Это включает в себя генерируются сильные поля к звезды, и слабые поля, существующие в области звездообразования, в межзвездный пространство и в межгалактический Космос.[5] По аналогии, электрические поля наблюдаются в некоторых звездных астрофизических явлениях, но они несущественны в газовых средах с очень низкой плотностью.

Астрофизическую плазму часто дифференцируют от космическая плазма, что обычно относится к плазме солнце, то Солнечный ветер, а ионосферы и магнитосферы Земли и других планет.[6][7][8][9][10][11][12]

Наблюдение и изучение астрофизической плазмы

Плазма в звездах может как генерировать, так и взаимодействовать с магнитные поля, в результате чего возникает множество динамических астрофизических явлений. Эти явления иногда наблюдаются в спектрах из-за Эффект Зеемана. На другие формы астрофизической плазмы могут влиять уже существующие слабые магнитные поля, взаимодействие которых может определяться только непосредственно поляриметрия или другими косвенными методами.[5] В частности, межгалактическая среда, то межзвездная среда, то межпланетная среда и солнечные ветры состоят из диффузной плазмы.

Астрофизическая плазма также может быть изучена различными способами, поскольку они излучают электромагнитное излучение в широком диапазоне электромагнитный спектр. Поскольку астрофизическая плазма обычно горячая, электроны в плазме постоянно излучают Рентгеновские лучи через процесс, называемый тормозное излучение. Это излучение может быть обнаружено Рентгеновские телескопы находится в верхних слоях атмосферы или в космосе. Астрофизическая плазма также излучает радиоволны и гамма-лучи.[нужна цитата ]

Возможные связанные явления

Ученые интересуются активные галактические ядра потому что такая астрофизическая плазма может быть напрямую связана с плазмой, изучаемой в лабораториях.[13] Многие из этих явлений, по-видимому, демонстрируют множество сложных магнитогидродинамический поведение, такое как турбулентность и нестабильность.[2] Хотя эти явления могут происходить в астрономических масштабах размером с ядро ​​галактики, многие астрофизики предполагают, что они не связаны существенно с эффектами плазмы, а вызваны материей, поглощаемой сверхмассивными черными дырами.[нужна цитата ]

В Большой взрыв космология, вся Вселенная была в состоянии плазмы до рекомбинация.[нужна цитата ] Впоследствии большая часть Вселенной реионизированный после первого квазары сформирован.[нужна цитата ]

Изучение астрофизической плазмы является частью основной академической астрофизики. Хотя плазменные процессы являются частью стандартной космологической модели, современные теории показывают, что они могут играть лишь незначительную роль в формировании самых крупных структур, таких как пустоты, скопления галактик и сверхскопления.[нужна цитата ]

Ранняя история

Норвежский исследователь и физик Кристиан Биркеланд предсказал, что пространство заполнено плазма. Он писал в 1913 году:

Кажется естественным следствием нашей точки зрения предположить, что все пространство заполнено электронами и летающими электрическими ионы всех видов. Мы предположили, что каждый звездная система в результате своей эволюции выбрасывает в космос электрические тельца.

Биркеланд предположил, что большая часть массы Вселенной должна находиться в «пустом» пространстве.[14]

В 1937 г. физик плазмы Ханнес Альфвен утверждал, что если плазма пронизывает Вселенную, то она может генерировать галактическое магнитное поле. В 1940-х и 1950-х годах Альфвен разработал магнитогидродинамика что позволяет моделировать плазму как волны в жидкости. Альфвен получил 1970 Нобелевская премия по физике для этого развития. Позднее Альфвен предложил это как возможное основание плазменная космология, хотя эта теория подверглась тщательной проверке.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Предварительный просмотр сокровищницы Survey Telescope". Пресс-релиз ESO. Получено 23 января 2014.
  2. ^ а б «Исследование проливает свет на турбулентность в астрофизической плазме: теоретический анализ открывает новые механизмы турбулентности плазмы». Новости MIT. Получено 2018-02-20.
  3. ^ Chiuderi, C .; Велли, М. (2015). Основы плазменной астрофизики. Основы плазменной астрофизики. п. 17. Bibcode:2015bps..book ..... C. ISBN  978-88-470-5280-2.
  4. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "Ионизация ". Дои:10.1351 / goldbook.I03183
  5. ^ а б Лазарян А., Болдырев С., Форест К., Сарфф П. (2009). «Понимание роли магнитных полей: галактическая перспектива». Astro2010: Десятилетний обзор астрономии и астрофизики. 2010: 175. arXiv:0902.3618. Bibcode:2009astro2010S.175L.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  6. ^ «Учебник космической физики». 2006-11-26. Архивировано из оригинал 18 декабря 2008 г.. Получено 2018-02-23.
  7. ^ «Центр солнечной физики и космической плазмы» (СП2RC) ". Новости MIT. Получено 2018-02-23.
  8. ^ Оуэнс, Мэтью Дж .; Форсайт, Роберт Дж. (2003). «Магнитное поле гелиосферы». Живые обзоры в солнечной физике. 10 (1): 5. arXiv:1002.2934. Bibcode:2013ЛРСП ... 10 .... 5О. Дои:10.12942 / lrsp-2013-5. ISSN  2367-3648. S2CID  122870891.
  9. ^ Надь, Эндрю Ф .; Балог, Андре; Томас Э. Кравенс; Мендилло, Майкл; Мюллер-Вударг, Инго (2008). Сравнительная аэрономия. Springer. С. 1–2. ISBN  978-0-387-87824-9.
  10. ^ Рэтклифф, Джон Эшворт (1972). Введение в ионосферу и магнитосферу. КУБОК Архив. ISBN  9780521083416.
  11. ^ Исследование НАСА с использованием кластера раскрывает новые взгляды на солнечный ветер, НАСА, Greenbelt, 2012, стр. 1
  12. ^ Кейд III, Уильям Б.; Кристина Чан-Парк (2015). "Происхождение" космической погоды"". Космическая погода. 13 (2): 99. Bibcode:2015SpWea..13 ... 99C. Дои:10.1002 / 2014SW001141.
  13. ^ Берковиц, Рэйчел (апрель 2018 г.). «Лабораторные эксперименты имитируют возникновение и рост астрофизических магнитных полей». Физика сегодня. 71 (4): 20–22. Bibcode:2018ФТ .... 71д..20Б. Дои:10.1063 / PT.3.3891.
  14. ^ Биркеланд, Кристиан (1908). Норвежская экспедиция Aurora Polaris 1902–1903 гг.. Нью-Йорк и Христиания (ныне Осло): H. Aschehoug & Co. p.720. распроданный, полный текст онлайн.

внешняя ссылка