Koronalny wyrzut masy, ang. coronal mass ejection (CME), to gigantyczne wypchnięcie namagnesowanej plazmy z atmosfery gwiazdy w przestrzeń kosmiczną. Procesy te są bardzo istotne dla ewolucji gwiazdy, gdyż usuwają masę i moment pędu. Poza tym wpływają na pogodę kosmiczną w układzie planetarnym. Koronalne wyrzuty masy obserwuje się na Słońcu, ale w przypadku wielu innych gwiazd trudno o przekonujące obserwacje ich zachodzenia.

Badania objęły symulacje astrofizyczne, eksperymenty z laserem wysokoenergetycznym i plazmą oraz trójwymiarowe modelowanie numeryczne plazmy. Wyniki wskazują, że silne pole magnetyczne gwiazd aktywnych jest w stanie całkowicie stłumić koronalne wyrzuty masy, zanim uda im się uciec w przestrzeń kosmiczną.

Wykorzystując prawa skalowania, które wiernie odtworzyły warunki astrofizyczne, wygenerowano w laboratorium strumienie plazmy napędzane laserem, jako odpowiednik zalążków koronalnych wyrzutów masy. Gdy pole magnetyczne było względnie słabe, plazma rozprzestrzeniała się swobodnie. Ale przy silniejszych polach magnetycznych strumień plazmy ulegał fragmentacji, stawał się niestabilny i ostatecznie się zatrzymywał.

Szczegółowe symulacje numeryczne plazmy zidentyfikowały niestabilność przewężeniową jako mechanizm fizyczny odpowiedzialny za zakłócenie erupcji. W przypadku laboratorium erupcja była wzbudzana strzelaniem lasera w cel, co zwiększało ciśnienie termiczne i powodowało rozszerzanie się i ruch plazmoidu. Niestabilność przewężeniowa (ang. kink instability), zachodziła w przepływie plazmy, gdy zewnętrzne pole magnetyczne stawało się odpowiednio silne. Przepływ zakrzywiał się, a nawet cofał.

To pozwala wyjaśnić, dlaczego koronalne wyrzuty masy są tak rzadko obserwowane wokół niektórych innych gwiazd. Gwiazdy aktywne mają gigantyczne rozbłyski, które powinny generować także potężne koronalne wyrzuty masy. Okazuje się, że wiele z tych erupcji nigdy nie opuszcza gwiazdy, gdyż zostaje uwięziona przez otaczające wielkoskalowe pole magnetyczne.

Rezultat ma duże znaczenie dla egzoplanet. Koronalne wyrzuty masy to ekstremalna forma pogody kosmicznej, która może nawet oprowadzić do odarcia planety z atmosfery, albo zmienić warunki chemiczne, wpływając tym samym negatywnie na potencjalną przydatność planety do zamieszkania. Skoro silne pola magnetyczne tłumią wiele z takich erupcji, to więcej planet ma szanse utrzymać swoje atmosfery przez miliardy lat, a to korzystne dla ewentualnego wykształcenia się życia lub przyszłej kolonizacji takiego globu.

Wyniki eksperymentów opublikowano w „Physical Review Letters”. Pierwszym autorem publikacji jest Sophia Chen z narodowego Instytutu Fizyki i Inżynierii Jądrowej w Rumunii. (PAP)

cza/ zan/