Czym są turbulencje magnetyczne w przestrzeni kosmicznej?

Naukowcom z Polski i USA udało się lepiej zrozumieć jak powstają turbulencje magnetyczne w przestrzeni kosmicznej wokół Ziemi. To wiedza, która ma znaczenie np. w badaniach nad tzw. pogodą kosmiczną, wpływającą na działanie satelitów i systemów komunikacyjnych.

Jak powstają turbulencje magnetyczne

.Naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN, Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie oraz Southwest Research Institute w San Antonio (USA) badali turbulencje wiatru słonecznego w magnetosferze. Ich odkrycia przybliżają nas do lepszego zrozumienia, jak energia rozprasza się w kosmosie. W badaniach uczestniczył prof. Wiesław Macek z CBK PAN.

W badaniach korzystano m.in. z danych zebranych w ramach misji kosmicznej NASA Magnetospheric Multiscale (MMS). W ramach tego projektu przeprowadzono wyjątkowo dokładne pomiary pola magnetycznego z rozdzielczością milisekundową. Dzięki temu udało się obserwować w bardzo małych skalach zjawiska zachodzące w plazmie kosmicznej.

Wyniki badań polsko-amerykańskiego zespołu pokazują, że turbulencje magnetyczne blisko Ziemi zachowują się jak tzw. procesy Markowa, czyli zjawiska „bez pamięci”. W uproszczeniu oznacza to, że stan układu w danym momencie zależy wyłącznie od tego, co działo się chwilę wcześniej, a nie od całego przebiegu zdarzeń.

Znanymi przykładami procesów Markowa są chociażby ruchy Browna (chaotyczne ruchy cząstek zanurzonych w płynie) czy zjawisko bankructwa gracza – procesu, który sprawia, że hazardzista grający w grę o ujemnej wartości oczekiwanej ma coraz mniej pieniędzy i prędzej czy później zbankrutuje, niezależnie od stosowanego systemu obstawiania.

Teraz do takich przykładowych procesów dołączyć można oficjalnie turbulencje atmosferyczne w mikroskali.

– Takie podejście może znaleźć zastosowanie nie tylko w astrofizyce, ale także np. w prognozowaniu pogody – zwrócił uwagę prof. Wiesław M. Macek, kierownik projektu NCN „Turbulencja i rekoneksja magnetyczna w środowisku kosmicznym Ziemi”.

Wyniki, opublikowane w prestiżowych czasopismach międzynarodowych, pozwalają lepiej zrozumieć, jak energia ulega rozproszeniu w plazmie kosmicznej i stanowią ważny wkład w rozwój współczesnej fizyki przestrzeni kosmicznej.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy” – cały artykuł [LINK]

PAP/eg