在实验室中探索恒星和行星的来源

美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的研究人员已经提出了一种新的方法，用于验证广泛认可但未经证实的关于恒星和行星形成的理论解释。该方法源于普林斯顿磁旋转不稳定性(MRI)实验的仿真，该实验是一种独特的实验室设备，旨在证明MRI过程被认为充满了天体。

宇宙尘

这种新颖的装置旨在复制导致宇宙尘埃和等离子旋流塌陷成恒星和行星的过程，它由两个充满流体的同心圆柱体组成，它们以不同的速度旋转。该装置试图复制不稳定性，这种不稳定性被认为会导致旋云逐渐散布所谓的角动量，并坍塌进入它们绕行的生长物体中。这种动量使地球和其他行星牢牢地保持在轨道内。

“在我们的模拟，我们可以清楚地看到了MRI实验开发，” Himawan Winarto，研究生在普林斯顿计划在等离子体物理在PPPL并在论文的主要作者说物理Review电子对学科的兴趣开始作为一个实习生东京大学-普林斯顿大学等离子物理伙伴关系，同时在普林斯顿大学攻读本科。

建议的系统将测量旋转内圆柱在实验中产生的径向或圆形磁场的强度。由于场强与预期的湍流不稳定性密切相关，因此测量可以帮助查明湍流的来源。

物理学家埃里克·吉尔森(Erik Gilson)说：“我们的总体目标是向世界展示我们在实验室中清楚地看到了MRI的效果。”该论文的合著者之一。“ Himawan提出的是一种查看我们的测量结果以了解MRI本质的新方法。”

令人惊讶的结果

仿真显示了一些令人惊讶的结果。尽管通常仅在足够高的圆柱旋转速度下才能观察到MRI，但新发现表明，在达到实验旋转速度上限之前，很可能会看到不稳定性。Winarto说：“这意味着速度要远远接近我们现在的运行速度，并预测到我们应该看到的MRI旋转速度。”

发现MRI来源的主要挑战是存在其他可能像MRI一样起作用但实际上并非如此的效应。这些欺骗性影响中最突出的是所谓的瑞利不稳定性(瑞利不稳定性)，它将流体分解成较小的小包，以及埃克曼环流(Ekman loop)改变了流体流动的轮廓。Winarto说，新的模拟清楚地表明：“ MRI而不是Ekman循环或瑞利不稳定性主导着MRI预期区域的流体行为。”

因此，这些发现为构成宇宙的恒星和行星的生长提供了新的思路。吉尔森说：“模拟对于指出正确的方向非常有用，有助于解释实验的某些诊断结果。” “从这些结果中我们看到，MRI信号看起来应该比我们以前认为的更容易在实验中被看到。”