На Земле впервые воссоздали такое же давление, как в белых карликах

Работа опубликована в журнале Nature. Для эксперимента ученые из Ливерморской национальной лаборатории имени Э. Лоуренса (США) использовали самую высокоэнергетическую лазерную установку в мире и подвергли шарик из твердого углеводорода давлению до 450 мегабаров, то есть в 450 миллионов раз большему, чем земное давление атмосферы на уровне моря.

Такое же давление, считают ученые, существует в белых карликах — остывающих звездах, состоящих из электронно-ядерной плазмы и лишенных источников термоядерного синтеза (из-за чего их еще называют «звездными трупами»). Такова участь большинства звезд во Вселенной, в том числе нашего Солнца.

При этом белые карлики обладают очень большой плотностью: при массе, которая примерно в 1,5 раза больше, чем масса Солнца, размеры их могут не превышать размера Земли. Поэтому давление в этих звездах воистину огромно. Вещество в подобных телах настолько плотное, что сталкиваются между собой даже электроны в атомах. Таким образом, белый карлик представляет собой горячее, плотное и медленно остывающее ядро.

Испытания провели на базе научного комплекса для осуществления инерциального термоядерного синтеза с помощью лазеров — National Ignition Facility (NIF). По словам физика Энни Критчера из Ливерморской национальной лаборатории, NIF может имитировать условия, которые происходят в ядрах планет, коричневых карликов и Солнца. Удачный эксперимент с воспроизведением давления в белых карликах, как утверждает ученый, провели впервые.

Установка для эксперимента состояла из крохотного углеводородного шарика (размером с миллиметр), помещенного внутрь небольшого полого цилиндра, который облучили ультрафиолетом. В итоге шарик нагрелся до 3,5 миллиона кельвинов. Его поверхность разрушилась, в результате чего образовалась сферическая ударная волна абляции (процесс уноса вещества с поверхности твердого тела под воздействием излучения), распространяющаяся со скоростью до 220 километров в секунду. Все это стало причиной повышения давления при прохождении через шарик. Процесс продолжался лишь девять наносекунд.

Измерения показали, что давление на поверхности сферы достигло 100 мегабаров, а к тому моменту, когда оно дошло до середины, было равно 450 мегабарам. До этого экспериментально удавалось получить лишь давление в 60 мегабаров. Настоящий эксперимент поможет лучше понять процессы, которые происходят в белых карликах.