Bagaimana angin cakram mengisi bahan bakar pesawat

Bagaimana angin cakram mengisi bahan bakar pesawat
Dewan Redaksi
/ Siaran pers dari Institut Max Planck untuk Astronomi
astronews.com
16 Agustus 2022

Sekarang, untuk pertama kalinya, aliran gas dari piringan akresi telah dilacak langsung ke pancaran yang memuntahkan material ke luar angkasa. Studi yang disajikan sekarang mengkonfirmasi skenario yang dijelaskan dalam hidrodinamika angin cakram yang berasal dari cakram akresi di sekitar objek seperti lubang hitam atau bintang yang baru terbentuk.

Banyak objek astrofisika, seperti lubang hitam supermasif, bintang, dan planet gas raksasa, dikelilingi oleh cakram akresi saat mereka membentuk dan melepaskan pancaran kuat. Pancaran ini terdiri dari gas terionisasi yang terkonsentrasi di sepanjang sumbu rotasi piringan. Hubungan antara akresi, proses dimana gas diarahkan ke benda langit, dan pengusirannya sangat penting untuk pembentukannya. Mereka runtuh selama proses pertambahan gas, menghasilkan kecepatan sudut yang sangat tinggi karena kekekalan momentum sudut. Pancaran menghilangkan momentum sudut dari sistem ini, menyebabkan penumpukan terus menerus pada tubuh pusat.

Dalam sebuah penelitian yang sekarang dipresentasikan, para astronom dari Italia dan Jerman telah mengamati untuk pertama kalinya berkas gas di sepanjang jalur aliran gas dari piringan akresi ke jet. Garis arus yang direkonstruksi sesuai dengan prediksi kerja yang dikembangkan para ilmuwan 40 tahun lalu: angin cakram magnetik hidrodinamik. Hidrodinamika magnetik menggambarkan gerakan gas terionisasi, juga disebut plasma, yang dipengaruhi oleh medan magnet. Angin cakram magnetohidrodinamik adalah mekanisme diduga yang membelokkan sebagian aliran akresi dan mempercepatnya sepanjang sumbu rotasi cakram selama pembentukan jet dipol.

Luca Moscadelli dan Alberto Sanna, keduanya dari National Institute for Astrophysics (INAF) di Florence dan Cagliari, Henrik Bother dari Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) di Heidelberg, Ander Oliva dari University of Tübingen, dan Rolf Kuiper di University dari Duisburg-Essen mencari inti bintang masif yang baru terbentuk. Ini menyandang sebutan IRAS 21078 + 5211. Menggunakan interferometri radio, mereka mengamati emisi spesifik gelombang radio dengan frekuensi sekitar 22 GHz, atau panjang gelombang 1,4 sentimeter. Emisi ini menunjukkan adanya uap air yang mengejutkan, yang diamati di daerah pembentuk bintang sebagai maser alami yang cerah – setara dengan laser gelombang mikro. Seperti laser, laser adalah sinar frekuensi radio yang intens dan sangat terfokus. Hidrometer melacak gerakan gas, memungkinkan tim untuk secara instan memantau dua pola gerakan yang khas dari angin cakram magnetodinamik: gerakan heliks di dekat sumbu rotasi dan arus putaran gabungan pada jarak yang lebih jauh.

Gunakan tim global Interferometri dasar ultra-panjang (VLBI) Sekelompok 26 teleskop radio tersebar di Eropa, Asia dan Amerika Serikat. Stasiun-stasiun ini secara bersamaan memantau emisi maser air ke arah bintang yang baru lahir selama 24 jam. Teknologi ini memungkinkan untuk mensimulasikan teleskop raksasa dengan diameter yang mirip dengan diameter Bumi. Ini mencapai resolusi sudut tinggi, yang setara dengan mengamati objek berukuran meter di Bulan dari Bumi. Properti ini penting untuk mempelajari distribusi spasial maser air di dekat bintang yang muncul.

“Pekerjaan kami menunjukkan bahwa interferometri fundamental yang sangat panjang dari pompa air di dekat bintang yang terbentuk dapat menjadi alat yang efektif untuk mempelajari fisika angin cakram dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya,” jelas Muscadelli, penulis utama studi baru tersebut. “Kami telah membuat pengamatan baru emisi maser air dengan mengintegrasikan semua teleskop yang tersedia ke dalam jaringan VLBI untuk mensimulasikan generasi berikutnya dari interferometer radio yang akan meningkatkan sensitivitas saat ini lebih dari urutan besarnya.”

Sejauh ini, bukti eksperimental terbaik untuk angin cakram magnetohidrodinamik adalah menentukan apa yang disebut para astronom sebagai gradien kecepatan yang tegak lurus terhadap sumbu jet. Namun, metode ini lebih rendah daripada teknik yang baru diterapkan karena tidak dapat membedakan antara jalur gas individu. Sebaliknya, semua gerakan tampak tumpang tindih. Oleh karena itu, ia hanya memberikan bukti tidak langsung dan rentan terhadap salah tafsir dan kesalahan sistematis. Menelusuri garis aliran khas angin cakram magnetodinamik melalui posisi spasial dan kecepatan perangkat gelombang, yaitu paket gas di sepanjang jalur aliran, adalah bukti yang lebih meyakinkan. “Meskipun para ilmuwan telah lama mampu menggambarkan jet dengan baik secara teori, kita dapat menggunakan data ini untuk pertama kalinya untuk mengamati dan menganalisis distribusi gas di sepanjang medan magnet secara rinci,” Boster menekankan. “Senang melihat seberapa baik pemodelan dan observasi bekerja sama.”

Tim menulis tentang pengamatan mereka dalam artikel khusus yang diterbitkan di jurnal astronomi alam Dia muncul.