ABD Enerji Departmanı (DOE) Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı (PPPL) ‘nda yapılan yeni bir deney; ‘cennetsel’ cisimlerin oluşumunu açıklamak isteyen “manyetorotasyonel kararsızlık” (manyetik rotasyonel*) veya MRI (MagnetoRotational Instability) olarak bilinen yaygın bir teorinin geçerliliğini göstermiştir.
Teori; MRI’ın toplanma diskleri, toz bulutlar, gaz ve büyüyen yıldızlar ve gezegenlerin yanı sıra; kara deliklerin etrafına dolanacak plazma bulutlarının da içine çökmesine izin verdiğine inanmaktadır. Teoriye göre, bu çöküş; teknik olarak “Kepler Akışı” olarak bilinen, türbülanslı dönen plazmanın, bir disk içinde yavaş yavaş kararsız hale gelmesiyle olur.
Kararsızlık; diskin iç bölümlerinde açısal momentumun düşmesine (yörüngede dönen gezegenlerin güneşe çekilmesini önleyen süreç) neden olur. Bu, daha sonra gök cisimlerine girer.
Yörüngesi olan gezegenlerin aksine, yoğun ve kalabalık toplama disklerindeki (Accretion disk**) madde; disklerin açısal momentumunu yitirmesine ve çevresinde girdikleri nesnelere çekilmesine yol açan sürtünme gibi kuvvetler yaşayabilir. Ancak, bu tür güçler; maddenin, gezegenlerin ve yıldızların makul bir zaman ölçeğinde oluşması için, ne kadar büyük nesnelere düşmesi gerektiğini tam olarak açıklayamaz.
MRI Deneyi
PPPL’de fizikçiler; laboratuvarın MRI deneyinde, varsayılan daha geniş bir süreci simüle ettiler. Benzersiz cihaz; farklı hızlarda dönen iki eşmerkezli silindirden oluşur. Bu deneyde; araştırmacılar, silindirleri suyla doldurdular. Daha sonra cihazın ortasındaki direklere, bir yay ile bağlanmış, suyla doldurulmuş plastik bir top eklediler. Germe ve bükme yayı; plazmadaki manyetik kuvvetleri, toplama disklerinde taklit eder. Araştırmacılar; daha sonra bu silindirleri döndürdüler ve topun yukarıdan aşağıya hareketini videoya aldılar.
Bununla birlikte, sonuçların doğrudan ölçülmesiyle; yayın bağı zayıf olduğunda (biriktirme disklerinde manyetik alanların durumuna benzer şekilde), topun; açısal momentum davranışının, gerçek bir işlemdeki MRI tahminleriyle tutarlı olduğu görüldü. Bulgular; zayıf bağlanmış dönen topun açısal momentum kazandığını ve deney sırasında dışarı doğru kaydığını göstermiştir. Dönen bir gövdenin açısal momentumunun korunması gerektiğinden, momentumdaki herhangi bir kazancın, iç kısımdaki momentum kaybıyla eşleştirilerek, yerçekiminin diski döndürdüğü nesneye çekmesine izin verilmiştir.
*Rotasyonel: Üç boyutlu bir vektör alanının gösterdiği sıvı akışındaki döndürmeyi ölçen bir işlemdir.
**Accretion disk: Bir toplanma diski; büyük bir merkezi cisim etrafındaki yörünge, hareketinde dağınık malzeme tarafından oluşturulan bir yapıdır. (Genellikle dairesel bir disktir.) Merkez gövdesi tipik olarak bir yıldızdır. Sürtünme; diskte yörüngedeki materyalin merkez gövdeye doğru içe doğru sarılmasına neden olur.
