Лабораторное моделирование джетов в молодых звёздах

В ИПФ РАН на лазерном комплексе PEARL проведены эксперименты по лабораторному моделированию процесса формирования и распространения узконаправленных струй вещества – джетов, испускаемых молодыми звёздами.

Джеты простираются на триллионы километров от молодых звёзд (~1,5*10¹² км) и поэтому хорошо видны в телескопы. Они играют ключевую роль в эволюции молодой звезды и её трансформации в звезду главной последовательности, подобную Солнцу. Но само зарождение джета, происходящее в непосредственной близости от звезды, недоступно прямому наблюдению и поэтому плохо изучено. Всё это делает лабораторные исследования особенно актуальными.

Астрофизики предполагают, что джеты формируются в окрестности молодой звезды под действием искажённого присутствием звезды межзвёздного магнитного поля. В работе исследователей из ИПФ РАН экспериментально изучалось поведение плазмы в типичной для молодых звёзд структуре магнитного поля, напоминающей песочные часы. Поле создавалось уникальной импульсной магнитной системой усиленной конструкции, выдерживающей индукцию магнитного поля до 9 Тл при встречном включении тока в катушках. В работе экспериментально продемонстрирована возможность образования джетов, простирающихся на большие расстояния от области зарождения, что, с учётом выполнение подобия между лабораторными условиями и астрофизической системой, свидетельствует о ключевой роли межзвёздного магнитного поля в образовании джетов.

(а) Схематическое изображение структуры магнитного поля около молодого звездного объекта;
(b) схема лабораторного моделирования;
(с - f) измеренные профили концентрации плазменного джета с начальными условиями, отличающимися расходимостью магнитного поля.

Авторы: Земсков Р.С., Бурдонов К.Ф., Соловьев А.А., Сладков А.А., Коржиманов А.В., Глявин М.Ю., Морозкин М.В., Проявин М.Д., Лучинин А.Г., Гинзбург В.Н., Кочетков А.А., Кузьмин А.А., Шайкин И.А., Перевалов С.Е., Котов А.В., Яковлев И. В., Шайкин А.А., Хазанов Е.А., Стародубцев М.В. (ИПФ РАН); Ciardi A. (Sorbonne Université, France); Fuchs J. (LULI – CNRS, France).

Финансирование: Грант Минобрнауки «Новые источники синхротронного излучения и нейтронов на принципах лазерного ускорения заряженных частиц», договор № 075-15-2021-1361 от 07.10.2021 г.; 10-й проект Национального центра физики и математики (НЦФМ) «Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика».

Результат опубликован в работе:
Zemskov, R., Burdonov, K., Soloviev, A., Sladkov, A., Korzhimanov, A., Fuchs, J., ... & Starodubtsev, M. (2024) Laboratory modeling of YSO jets collimation by a large-scale divergent interstellar magnetic field // Astronomy & Astrophysics, 681, A37.