Astrofysisk plasma - Astrophysical plasma
Astrofysisk plasma er plasma utenfor solsystemet . Det studeres som en del av astrofysikk og er ofte observert i verdensrommet. Forskernes aksepterte oppfatning er at mye av det baryoniske stoffet i universet eksisterer i denne tilstanden.
Når materien blir tilstrekkelig varm og energisk, blir den ionisert og danner et plasma. Denne prosessen bryter materien inn i de bestanddelene som inneholder negativt ladede elektroner og positivt ladede ioner . Disse elektrisk ladede partiklene er utsatt for påvirkning fra lokale elektromagnetiske felt . Dette inkluderer sterke felt generert av stjerner , og svake felt som finnes i stjernedannende områder , i interstellare rom og i intergalaktisk rom. På samme måte observeres elektriske felt i noen stjerners astrofysiske fenomener, men de er ubetydelige i gassformige medier med svært lav tetthet.
Astrofysisk plasma er ofte differensiert fra romplasma , som vanligvis refererer til plasmaet til solen , solvinden og ionosfærene og magnetosfærene på jorden og andre planeter.
Observere og studere astrofysisk plasma
Plasmaer i stjerner kan både generere og samhandle med magnetfelt , noe som resulterer i en rekke dynamiske astrofysiske fenomener. Disse fenomenene blir noen ganger observert i spektre på grunn av Zeeman -effekten . Andre former for astrofysiske plasmaer kan påvirkes av allerede eksisterende svake magnetfelt, hvis interaksjoner bare kan bestemmes direkte ved polarimetri eller andre indirekte metoder. Spesielt består det intergalaktiske mediet , det interstellare mediet , det interplanetære mediet og solvinden av diffuse plasmaer.
Astrofysisk plasma kan også studeres på en rekke måter ettersom de avgir elektromagnetisk stråling over et bredt spekter av det elektromagnetiske spekteret . Fordi astrofysiske plasmaer generelt er varme, sender elektroner i plasmaene kontinuerlig røntgenstråler gjennom prosessen som kalles bremsstrahlung . Denne strålingen kan oppdages med røntgenteleskoper plassert i den øvre atmosfæren eller i verdensrommet. Astrofysiske plasmaer avgir også radiobølger og gammastråler.
Forskere er interessert i aktive galaktiske kjerner fordi slike astrofysiske plasmaer kan være direkte relatert til plasmaene som er studert i laboratorier. Mange av disse fenomenene viser tilsynelatende en rekke komplekse magnetohydrodynamiske atferd, for eksempel turbulens og ustabilitet . Selv om disse fenomenene kan forekomme på astronomiske skalaer så store som den galaktiske kjernen, foreslår mange astrofysikere at de ikke involverer plasmapåvirkninger vesentlig, men er forårsaket av materie som forbrukes av supermassive sorte hull.
I kosmologien fra Big Bang var hele universet i plasmatilstand før rekombinasjon . Etterpå reioniserte mye av universet seg etter at de første kvasarene ble dannet.
Å studere astrofysiske plasmaer er en del av den vanlige akademiske astrofysikken. Selv om plasmaprosesser er en del av den standard kosmologiske modellen, indikerer nåværende teorier at de bare kan ha en mindre rolle å spille for å danne de aller største strukturene, for eksempel hulrom , galaksehoper og superklynger .
Tidlig historie
Den norske oppdageren og fysikeren Kristian Birkeland spådde at rommet er fylt med plasma . Han skrev i 1913:
Det ser ut til å være en naturlig konsekvens av våre synspunkter å anta at hele rommet er fylt med elektroner og flygende elektriske ioner av alle slag. Vi har antatt at hvert stjernesystem gjennom sin utvikling kaster elektriske legemer ut i verdensrommet.
Birkeland antok at det meste av massen i universet skulle finnes i "tomt" rom.
I 1937 hevdet plasmafysikeren Hannes Alfvén at hvis plasma gjennomsyret universet, kan det generere et galaktisk magnetfelt. I løpet av 1940- og 1950 -årene utviklet Alfvén magnetohydrodynamikk som gjør at plasma kan modelleres som bølger i en væske. Alfvén mottok Nobelprisen i fysikk i 1970 for denne utviklingen. Alfvén foreslo senere dette som det mulige grunnlaget for plasmakosmologi , selv om denne teorien har stått overfor granskning.