Asztrofizikai plazma

Az asztrofizikai plazma egy ionizált gáz, amelynek fizikai tulajdonságait az asztrofizika egyik ágaként tanulmányozzák . Úgy gondolják, hogy a barionos anyagok nagy része plazmából áll , olyan anyagállapotból, ahol molekulák nem léteznek; az atomok annyira forrók, hogy ionizálódnak, ionokká (pozitív töltésű) és elektronokká (negatív töltésűvé) bomlanak. Ezért a részecskék töltődnek, és erősen befolyásolják őket az elektromos és mágneses mezők.

Minden ismert asztrofizikai plazmát mágneses mezők befolyásolnak . Mivel az elektronok és az ionok által a plazmában levő töltések száma megegyezik, az utóbbiak összességében elektromosan semlegesek, ezért az elektromos mezők kevésbé dinamikus szerepet játszanak. Mivel a plazmák nagyon vezetőképesek, az esetleges töltési egyensúlyhiány gyorsan semlegesül.

Megfigyelések

Az asztrofizikai plazmát többféleképpen lehet tanulmányozni, mert az elektromágneses spektrum széles tartományából sugárzást bocsát ki . Mivel asztrofizikai plazmák általában nagyon forró (vagyis a teljes ionizáció), elektronok plazmákban folyamatosan bocsát ki x - sugarakat a folyamat a folyamatos sugárzásnak fékezés , ahol az elektronok nem felütköznek atommagok. A sugárzás ezen formáját röntgen-obszervatóriumokkal lehet azonosítani, amelyek a légkör felső részén vagy az űrben helyezkednek el, például a Chandra-X műhold segítségével . Az asztrofizikai plazmák rádióhullámokat és gammasugarakat is kibocsátanak .

Az űrplazma jellege

Az asztrofizikai plazma úttörői, Hannes Alfvén és Carl-Gunne Fälthammer (fr) három külön kategóriába osztották a Naprendszer plazmáit .

A mágneses kozmikus plazmák osztályozása

Funkció	Sűrűségkategóriák Ez a sűrűség nem csak a részecskék sűrűségére vonatkozik			Ideális összehasonlítás
Funkció	Nagy sűrűségű	Közepes sűrűségű	Kis sűrűségű	Ideális összehasonlítás
Kritérium	λ << ρ	λ << ρ << l c	l c << λ	l c << λ D
Példák	A csillagok szíve fotoszféra	Solar corona space galaxisok közötti / csillag ionoszféra felett 70 km	Magnetoszféra zavarok idején . Tér a bolygók között	Egyedi terhelések nagy vákuumban
Diffúzió	Izotróp	Anizotróp	Anizotróp és minimális	Nincs közvetítés
Vezetés	Izotróp	Anizotróp	Nem meghatározott	Nem meghatározott
B -vel párhuzamos elektromos tér egy teljesen ionizált gázban	Kicsi	Kicsi	Bármely érték	Bármely érték
A részecskék mozgása a B-re merőleges síkban	Szinte egyenes út az összecsapások között	Kör az összecsapások között	Kör	Kör
Vezesse a középutat B-vel párhuzamosan	Egyenes út az összecsapások között	Egyenes út az összecsapások között	Rezgések (pl. Tükörpontok között)	Rezgések (pl. Tükörpontok között)
Debye távolság λ D	λ D << l c	λ D << l c	λ D << l c	λ D >> l c
képesség MHD	Igen	Többé-kevésbé	Nem	Nem

λ = átlagos szabad út . ρ = Az elektron larmor sugara . λ D = Debye hossza . l c = A kozmikus elektrodinamikából adaptált jellemző hossz (1952. 2. kiadás) Alfvén és Fälthammar

Kutatások és felmérések

A plazmafizikusokat és az asztrofizikusokat az aktív galaktikus sejtmagok érdeklik , mivel ezek azok az asztrofizikai plazmák, amelyek leginkább hasonlítanak a laboratóriumban vizsgált plazmákra és a fúziós energiakísérletekben vizsgáltakra. Bemutatják a komplex magnetohidronámiás viselkedésmódokat, mint például a turbulencia és az instabilitás. Bár ezek akkora léptékben fordulnak elő, mint a galaktikus szív, a legtöbb fizikus alátámasztja azt a hipotézist, hogy a nagyobb jelenségek többségében nem jár plazmahatás.

A fizikai kozmológiában

Az ősrobbanás kozmológiában az egész univerzum plazma volt rekombinációja előtt. Később az első kvazárok olyan sugárzást képeztek és bocsátottak ki, amely az univerzum nagy részét újra ionizálta, az univerzum nagy része plazma formájában maradt meg. Sok kutató úgy véli, hogy a barionos anyag kis része semleges. Különösen a galaxisok, a csillagok és a bolygók közötti terek a napszél mellett főleg diffúz plazmák - sűrű plazmákból álló csillagok. Ezeknek a plazmáknak a vizsgálata a domináns asztrofizikai gondolkodás része, és a domináns kozmológiai modell ezt figyelembe veszi. A jelenlegi modellek azonban azt sugallják, hogy a plazmák nem játszanak nagy szerepet nagyobb struktúrák, például üregek , galaxishalmazok vagy szuperklaszterek kialakulásában .

Történelmi

Kristian Birkeland norvég felfedező és fizikus lehet az első, aki megjósolja, hogy az űr tele van plazmával. 1913-ban ezt írta: "Úgy tűnik, hogy a mi szempontunkból természetes következmény, ha azt feltételezzük, hogy az egész tér tele van mindenféle elektronokkal és repülő elektromos ionokkal . "