Tyrime aprašomi naujos kartos didelės galios lazerių eksperimentai, kurie pateikia pirmąją absoliučią geležies būklės lygtį esant ekstremaliam slėgiui ir tankumui.
Tyrėjų grupė iš Livermore nacionalinės laboratorijos. Lawrence (LLNL), Prinstono universitetas, Johns Hopkins universitetas ir Ročesterio universitetas (JAV) pirmą kartą eksperimentiškai nustatė hipotetinės metalo planetos masės spindulio priklausomybę nuo superžemiškos šerdies savybių. Mokslininkų darbai pristatomi žurnale „Nature Astronomy“.
- „Salik.biz“
„Daugybės planetų, esančių už Saulės sistemos, atradimas buvo vienas įdomiausių šios kartos mokslinių atradimų. Šie tyrimai kelia esminių klausimų. Kuo skiriasi ekstrasoliarių planetų tipai ir kaip jos formuojasi bei vystosi? Kurie iš šių objektų gali išlaikyti priimtinas gyvenimo sąlygas paviršiuje? Norėdami išspręsti šias problemas, turite suprasti šių objektų sudėtį ir vidinę struktūrą “, - sako Ray Smith, LLNL fizikas ir pagrindinis tyrimo autorius.
Rezultatai gali būti naudojami įvertinant didelių uolėtų egzoplanetų sudėtį, sudarant pagrindą būsimiems planetų gelmių modeliams, kurie, savo ruožtu, gali būti naudojami tiksliau interpretuoti Keplerio kosminės misijos stebėjimo duomenis ir padėti nustatyti apgyvendinamas planetas.
Yra žinoma, kad iš daugiau nei 4000 egzoplanetų ir kandidatų į šį vaidmenį dažniausiai pasitaiko tie, kurie 1–4 kartus viršija Žemės spindulį. Tokių ekstrasoliarių pasaulių mūsų sistemoje nėra. Tai rodo, kad planetos formuojasi esant įvairesnėms fizinėms sąlygoms, nei manyta anksčiau. Nustatyti superžemių vidinę struktūrą ir sudėtį yra sudėtinga, tačiau būtina suprasti mūsų galaktikos planetų sistemų įvairovę ir evoliuciją.
Kadangi egzoplanetos šerdyje slėgis, 5 kartus didesnis už Žemės masę, gali pasiekti du milijonus atmosferų, pagrindinis reikalavimas norint apriboti egzoplanetos sudėtį ir jos vidinę struktūrą yra tiksliai nustatyti medžiagos savybes esant dideliam slėgiui. Geležis yra dominuojantis žemės paviršiaus planetų branduolių komponentas. Išsamus geležies savybių supratimas superžemio sąlygomis tapo pagrindiniu iššūkiu tiriant Ray Smitho komandą.
Mokslininkai aprašė naujos kartos galingus lazerinius eksperimentus, kurie pateikia pirmąją absoliučios geležies būklės lygtį esant žemiškajam slėgiui ir tankiui superžemio šerdyje. Šis metodas tinka medžiagoms suspausti iki minimumo kaitinant iki 1 terapascal slėgio (1 TPa = 10 milijonų atmosferų).
Menininko matytas superžemio branduolio atkūrimas NIF kameroje. Kreditas: Markas Meamberis (NIF).
Reklaminis vaizdo įrašas:
Eksperimentai buvo atlikti LLNL nacionaliniame uždegimo komplekse (NIF). NIF, didžiausias ir galingiausias lazeris pasaulyje, gali perduoti iki 2 megadžaulių lazerio energijos per 30 nanosekundžių ir užtikrinti reikiamą lazerio galią bei valdyti medžiagų suspaudimą iki TPa slėgio. Komandos eksperimentai pasiekė aukščiausią 1,4 TPa slėgį, keturis kartus didesnį už ankstesnių statinių rezultatų slėgį, kuris apibūdino superžemės pagrindines sąlygas, 3-4 kartus didesnes už Žemės masę.
Vidiniai planetinių įtaisų modeliai, pagrįsti kompozicinių medžiagų aprašymu esant dideliam slėgiui, paprastai ekstrapoliuoja duomenis apie žemą slėgį ir sukuria platų galimų medžiagų būsenų diapazoną. Mūsų eksperimentiniai duomenys suteikia tvirtą pagrindą superžemės ir hipotetinės metalo planetos savybėms nustatyti. Be to, tyrimas parodo galimybę nustatyti planetų šerdies medžiagų būsenų lygtis ir kitas svarbiausias termodinamines savybes esant slėgiui, kuris žymiai viršija įprastus statinius metodus. Tokia informacija yra nepaprastai svarbi norint suprasti didelių akmenuotų egzoplanetų struktūrą ir jų evoliuciją “, - sako Ray Smith.
Būsimi NIF eksperimentai išplės medžiagų, veikiančių esant keletui TPa slėgių, tyrimus, derinant nanosekundės rentgeno spinduliuotės difrakcijos metodus, kad būtų galima nustatyti kristalo struktūros evoliuciją kaip slėgio funkciją.
Arina Vasilieva