美國能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的研究人員已經(jīng)提出了一種新的方法，用于驗證廣泛認可但未經(jīng)證實的關于恒星和行星形成的理論解釋。該方法源于普林斯頓磁旋轉不穩(wěn)定性(MRI)實驗的仿真，該實驗是一種獨特的實驗室設備，旨在證明MRI過程被認為充滿了天體。

宇宙塵

這種新穎的裝置旨在復制導致宇宙塵埃和等離子旋流塌陷成恒星和行星的過程，它由兩個充滿流體的同心圓柱體組成，它們以不同的速度旋轉。該裝置試圖復制不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定性被認為會導致旋云逐漸散布所謂的角動量，并坍塌進入它們繞行的生長物體中。這種動量使地球和其他行星牢牢地保持在軌道內。

“在我們的模擬，我們可以清楚地看到了MRI實驗開發(fā)，” Himawan Winarto，研究生在普林斯頓計劃在等離子體物理在PPPL并在論文的主要作者說物理Review電子對學科的興趣開始作為一個實習生東京大學-普林斯頓大學等離子物理伙伴關系，同時在普林斯頓大學攻讀本科。

建議的系統(tǒng)將測量旋轉內圓柱在實驗中產生的徑向或圓形磁場的強度。由于場強與預期的湍流不穩(wěn)定性密切相關，因此測量可以幫助查明湍流的來源。

物理學家埃里克·吉爾森(Erik Gilson)說：“我們的總體目標是向世界展示我們在實驗室中清楚地看到了MRI的效果。”該論文的合著者之一。“ Himawan提出的是一種查看我們的測量結果以了解MRI本質的新方法。”

令人驚訝的結果

仿真顯示了一些令人驚訝的結果。盡管通常僅在足夠高的圓柱旋轉速度下才能觀察到MRI，但新發(fā)現(xiàn)表明，在達到實驗旋轉速度上限之前，很可能會看到不穩(wěn)定性。Winarto說：“這意味著速度要遠遠接近我們現(xiàn)在的運行速度，并預測到我們應該看到的MRI旋轉速度。”

發(fā)現(xiàn)MRI來源的主要挑戰(zhàn)是存在其他可能像MRI一樣起作用但實際上并非如此的效應。這些欺騙性影響中最突出的是所謂的瑞利不穩(wěn)定性(瑞利不穩(wěn)定性)，它將流體分解成較小的小包，以及?？寺h(huán)流(Ekman loop)改變了流體流動的輪廓。Winarto說，新的模擬清楚地表明：“ MRI而不是Ekman循環(huán)或瑞利不穩(wěn)定性主導著MRI預期區(qū)域的流體行為。”

因此，這些發(fā)現(xiàn)為構成宇宙的恒星和行星的生長提供了新的思路。吉爾森說：“模擬對于指出正確的方向非常有用，有助于解釋實驗的某些診斷結果。” “從這些結果中我們看到，MRI信號看起來應該比我們以前認為的更容易在實驗中被看到。”