Фізики випадково створили мініатюрну версію космічної структури з центру Чумацького Шляху

Дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту (Cal­tech) виявили новий стан рівноваги у плазмі — стабільну подвійну спіраль у так званих магнітних флюкс-канатах. Цей ефект, виявлений у лабораторних експериментах, пояснює структури у космосі, зокрема Туманність Подвійна Спіраль біля центру Чумацького Шляху.

Зовнішня атмосфера Сонця, корона, значно гарячіша за його поверхню, попри низьку густину. Тут домінують магнітні поля, які утримують плазму — гарячий газ із заряджених частинок. Часто сонячна активність проявляється у вигляді флюкс-канатів, закручених трубок магнітного поля, наповнених плазмою. Вони зустрічаються на різних масштабах — від лабораторних експериментів до сонячних спалахів і навіть структур завдовжки тисячі світлових років.

У вакуумній камері Cal­tech професор Пол Беллан та його колишній аспірант Ян Чжан створили плазмові канати довжиною 10–50 см, які перепліталися у подвійну спіраль. Неочікувано ця структура виявилася самостійно стабільною — вона не закручувалася сильніше й не розпліталася. Дослідники показали, що на певному критичному куті закрутки сили притягання та відштовхування в такій конфігурації врівноважуються, створюючи мінімально енергетичний стан.

Чжан розробив математичну модель для опису цих структур і перевірив її на прикладі Туманності Подвійна Спіраль, яка простягається на 70 світлових років. Використавши лише спостережувані параметри — діаметр ниток і періодичність закрутки, він зміг передбачити кут, що забезпечує рівновагу, і ці розрахунки збіглися з астрономічними даними.

Науковці наголошують, що результати показують виняткову масштабованість магнітогідродинаміки: однакові рівняння описують поведінку плазми від лабораторних експериментів у кілька сантиметрів до космічних структур у десятки чи сотні світлових років. Це відкриття поглиблює розуміння динаміки Сонця і космічних плазмових систем.