كيف تبدو داخل كتلة مجرية ضخمة؟ استخدم العلماء 196 ليزرًا لمعرفة ذلك.

تقوم تجربة Earthbound بتكرار الحرارة الشديدة الموجودة في مجموعات المجرات الموجودة في الفضاء السحيق باستخدام ما يقرب من 200 ليزر.

الأمل هو أن تكشف سلسلة التجارب المزيد عن الظروف داخل المجموعات العملاقة من المجرات. هنا ، يمكن أن يحترق غاز الهيدروجين عند نفس درجات الحرارة تقريبًا التي يحترق بها مركز شمسنا ، أو ما يقرب من 18 مليون درجة فهرنهايت (10 ملايين درجة مئوية).

العلماء غير متأكدين من كيفية استمرار هذه الظروف فائقة الحرارة داخل مجموعات المجرات لأن النماذج التي بناها الفيزيائيون تشير إلى أن الغاز كان يجب أن يبرد خلال 13.77 مليار سنة من وجود الكون.

لذلك يقوم فريق بالتحقيق في هذه الظروف مع أكثر منشآت الليزر نشاطًا في العالم: مرفق الإشعال الوطني في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا. يقول الفريق إن الظروف تنشأ في بيئة بحجم عشرة سنتات تدوم لجزء من الثانية فقط ، لكنها بداية جيدة لفهم المزيد عن بيئة حشد المجرات.

وقالت جامعة شيكاغو ، وهي مؤسسة مشاركة ، في بيان: “ركز العلماء 196 ليزرًا على هدف واحد صغير ، مما خلق بلازما بيضاء ساخنة مع مجالات مغناطيسية مكثفة موجودة لبضعة أجزاء من المليار من الثانية”.

“كان هذا طويلاً بما يكفي بالنسبة لهم لتحديد أنه بدلاً من درجة حرارة موحدة ، كانت هناك بقع ساخنة وباردة في البلازما. وهذا يتوافق مع إحدى النظريات التي تم اقتراحها حول كيفية احتجاز الحرارة داخل مجموعات المجرات.”

تُظهر هذه الصورة من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية مجموعة المجرات MACS J0416. هذه واحدة من مجموعات المجرات الست التي تمت دراستها بواسطة برنامج Hubble Frontier Fields ، والتي أنتجت معًا أعمق صور عدسات الجاذبية التي تم صنعها على الإطلاق. استخدم العلماء الضوء داخل العنقود (المرئي باللون الأزرق) لدراسة توزيع المادة المظلمة داخل الكتلة. (رصيد الصورة: NASA و ESA و M.Montes (جامعة نيو ساوث ويلز))

تقترح النظرية أن الحرارة تتوزع عادة عندما تصطدم الإلكترونات أو الجسيمات المشحونة ببعضها البعض. داخل منطقة ساخنة ، ومع ذلك ، فإن الغاز المسخن المعروف بالبلازما يحتوي على حقول مغناطيسية متشابكة. تتسبب هذه الحقول في دوران الإلكترونات على طول اتجاه المجالات المغناطيسية ، بدلاً من تشتيت طاقتها.

وجد الفريق أن الحقول المغناطيسية تثبط توصيل الطاقة (وتبديدها) بعامل يزيد عن 100 عامل. “التجارب التي أجريت … حرفيًا خارج هذا العالم” ، قائدة المؤلف Jena Meinecke ، عالمة فيزياء البلازما في جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة ، في نفس البيان.

قام أعضاء الفريق بمحاكاة تجاربهم قبل استخدام المختبر ، للتأكد من استعدادهم للعمل على نطاق نانوثانية باستخدام الليزر. قال الفريق في البيان إن هذه العملية كانت مهمة لأن التجارب في المختبر كانت عبارة عن صفقة واحدة وكان الباحثون بحاجة إلى إجراء القياسات الصحيحة بالضبط في غضون فترة زمنية قصيرة.

وأضاف البيان أنه بينما توفر الدراسة الجديدة مزيدًا من الأفكار حول كيفية ارتفاع درجة حرارة هذه المجموعات المجرية ، هناك المزيد من الأسئلة التي يجب الإجابة عليها.

“على الرغم من أن البقع الساخنة والباردة هي دليل قوي على تأثير الحقول المغناطيسية على تبريد الغاز الساخن في مجموعات المجرات ، إلا أن هناك حاجة إلى مزيد من التجارب لفهم ما يحدث بالضبط. وتخطط المجموعة لجولتها التالية من التجارب … في وقت لاحق من هذا العام.”

ونشرت دراسة مبنية على البحث يوم الأربعاء (9 مارس) في Science Advances.

 

زر الذهاب إلى الأعلى