Tearing of charged current layers
PIC सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि खगोलीय प्लाज्मा में विद्युत आवेशित धारा परतें इलेक्ट्रोस्टैटिक बर्नस्टीन तरंगों और टियरिंग अस्थिरता के बीच एक जटिल परस्पर क्रिया प्रदर्शित करती हैं, जहाँ आवेश पुनर्वितरण प्रारंभिक टियरिंग चरण को संशोधित करता है और परत की संरचना तथा प्लाज्मा तापमान के आधार पर प्लाज्मोइड विकास दरों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है।
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कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, ब्रह्मांडीय रसोईघर है जहाँ अदृश्य "करंट शीट्स" (विद्युत रूप से आवेशित गैस की पतली परतें) सूप के विभिन्न स्वादों के बीच विभाजकों की तरह कार्य करती हैं। पल्सर विंड्स (मृत सितारों से निकलने वाली सुपर-फास्ट कणों की धाराएं) जैसी जगहों में, ये विभाजक कभी-कभी थोड़े "चार्ज" हो सकते हैं, जिसका अर्थ है कि उनमें बिजली का थोड़ा अतिरिक्त असंतुलन होता है, भले ही सूप स्वयं आमतौर पर सकारात्मक और नकारात्मक सामग्रियों का एक आदर्श मिश्रण हो।
यह शोध पत्र एक वैज्ञानिक जांच है कि क्या होता है जब ये ब्रह्मांडीय विभाजक आवेशित होते हैं। शोधकर्ताओं ने शक्तिशाली कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग यह देखने के लिए किया कि ये परतें कैसे व्यवहार करती हैं, विशेष रूप से यह देखने के लिए कि वे कैसे "फट" जाती हैं और प्लाज्मा के गुच्छे (जिन्हें प्लास्मोइड्स कहा जाता है) बनाती हैं। उन्होंने दो मुख्य प्रकार के ब्रह्मांडीय विभाजकों की तुलना की: हैरिस शीट (एक सीधी, सपाट विभाजक) और रोटेशनल शीट (एक घूमती हुई, मरोड़दार विभाजक)।
यहाँ उन्होंने क्या पाया, जिसे सरल उपमाओं के माध्यम से समझाया गया है:
1. सीधी विभाजक में "स्थिर झटका" (द हैरिस शीट)
कल्पना कीजिए कि लोगों की एक सीधी पंक्ति हाथ मिला रही है, लेकिन बाईं ओर के लोग सकारात्मक गुब्बारे पकड़े हुए हैं और दाईं ओर के लोग नकारात्मक गुब्बारे पकड़े हुए हैं। बीच में, उन्हें एक साथ रखने वाली चुंबकीय शक्ति शून्य है।
- समस्या: क्योंकि सकारात्मक लोग ऊर्जा की एक पहाड़ी के "ऊपर" अटके हुए हैं और नकारात्मक लोग "नीचे" अटके हुए हैं, इसलिए यह प्रणाली अस्थिर है। यह एक पेंसिल को उसकी नोक पर संतुलित करने जैसा है।
- प्रतिक्रिया: लगभग तुरंत, प्रणाली एक "स्थिर झटका" पैदा करती है। शोध पत्र इन्हें बर्नस्टीन वेव्स कहता है। इन्हें तेज़, कंपन करती हुई चार्ज की लहरों के रूप में सोचें जो परत के भीतर आगे-पीछे उछलती रहती हैं, जैसे कि एक बॉक्स के भीतर फंसी हुई गिटार की तार।
- परिणाम: ये कंपन एक तेज़-कार्य करने वाले रीसेट बटन की तरह काम करते हैं। वे तेजी से चार्जों को इधर-उधर व्यवस्थित करते हैं जब तक कि परत फिर से विद्युत रूप से तटस्थ न हो जाए।
- फटना (The Tearing): एक बार जब स्थिर झटका शांत हो जाता है, तो परत ठीक वैसे ही टूट जाती है जैसे कि वह पहले कभी चार्ज न हुई होती। जो "गुच्छे" (प्लास्मोइड्स) बनते हैं, वे केवल थोड़े से आवेशित होते हैं।
- तापमान का कारक: यदि "सूप" अधिक गर्म है (कण अधिक तेज़ गति से चल रहे हैं), तो ये स्थिर झटके और भी तेज़ी से होते हैं, जैसे कि एक गर्म धातु ठंडी धातु की तुलना में अधिक तेज़ी से ठंडी होती है।
2. मरोड़दार विभाजक में "घूमता हुआ तूफान" (द रोटेशनल शीट)
अब, एक ऐसी विभाजक की कल्पना करें जो सीधी नहीं बल्कि एक बवंडर की तरह घूम रही है।
- आश्चर्य: यहाँ तक कि यदि आप एक पूरी तरह से संतुलित, तटस्थ भंवर के साथ शुरुआत करते हैं, तो इसके फटने की क्रिया स्वाभाविक रूप से विद्युत आवेश के विशाल, अस्थायी उछाल पैदा करती है। यह एक शांत नदी के अचानक अत्यधिक, अराजक बिजली के भंवरों के रूप में विकसित होने जैसा है, सिर्फ इसलिए क्योंकि पानी तेज़ी से चल रहा है।
- स्पीड बूस्ट: यहाँ बड़ी खोज है: यदि आप एक चार्ज्ड, घूमती हुई परत के साथ शुरुआत करते हैं, तो यह तटस्थ परत की तुलना में बहुत तेज़ी से फट जाती है। यह ऐसा है जैसे घूमते हुए तूफान में थोड़ा सा अतिरिक्त स्थिर बिजली जोड़ने से तूफान बहुत अधिक हिंसक और तेज़ी से टुकड़ों में फट जाता है।
- गर्मी का कारक: सीधी विभाजक की तरह ही, यदि घूमती हुई परत अधिक गर्म है, तो चार्ज के उतार-चढ़ाव तेज़ी से होते हैं।
3. पल्सर के लिए इसका क्या अर्थ है
यह शोध पत्र पल्सर (तेजी से घूमने वाले न्यूट्रॉन सितारों) से जुड़ता है। प्रसिद्ध "मिचेल समाधान" एक गणितीय मॉडल है जो बताता है कि एक पल्सर के चारों ओर करंट शीट कैसी दिखनी चाहिए।
- वास्तविकता की जाँच: शोधकर्ताओं ने पाया कि यह गणितीय मॉडल वास्तव में अस्थिर है। यह कागज पर एक पूर्ण वृत्त खींचने जैसा है जो वास्तव में जेली से बना है; जेली तुरंत डगमगा जाएगी और अपना आकार बदल लेगी।
- निष्कर्ष: एक पूरी तरह से चार्ज्ड करंट शीट, जैसा कि पुराने गणित में वर्णित है, प्रकृति में वास्तव में कभी नहीं बनती है। इसके बजाय, जैसे ही इसे बनने की कोशिश होती है, वे "स्थिर झटके" (बर्नस्टर्न वेव्स) सक्रिय हो जाते हैं, चार्जों को बिखेर देते हैं, और उस शीट को उस पूर्ण, चार्ज्ड अवस्था तक पहुँचने से रोक देते हैं। ब्रह्मांड एक पूरी तरह से चार्ज्ड, अस्थिर अवस्था के बजाय एक थोड़े अस्त-व्यस्त, तटस्थ अवस्था को पसंद करता है।
सारांश
संक्षेप में, यह शोध पत्र दिखाता है कि जब ये ब्रह्मांडीय करंट परतें विद्युत रूप से आवेशित होती हैं:
- सीधी परतें सामान्य रूप से फटने से पहले तेज़ कंपन के साथ चार्ज को जल्दी से झाड़ देती हैं।
- घूमती हुई परतें अपने आप में भारी चार्ज उछाल उत्पन्न करती हैं, और यदि वे चार्ज्ड अवस्था से शुरू होती हैं, तो वे बहुत तेज़ी से फट जाती हैं।
- प्रकृति संभवतः उन पूर्णतः चार्ज्ड मॉडलों के निर्माण को रोकती है जिन्हें हम पाठ्यपुस्तकों में देखते हैं क्योंकि ये परतें उस चार्ज को लंबे समय तक बनाए रखने के लिए बहुत अस्थिर होती हैं।
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