Scaled laboratory experiments explain the kink behaviour of the Crab Nebula jet.
Scaled laboratory experiments explain the kink behaviour of the Crab Nebula jet.
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DOI：
10.1038/ncomms13081
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发表时间：
2016-10-07
影响因子：
16.6
通讯作者：
Woolsey, N. C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, C. K.;Tzeferacos, P.;Lamb, D.;Gregori, G.;Norreys, P. A.;Rosenberg, M. J.;Follett, R. K.;Froula, D. H.;Koenig, M.;Seguin, F. H.;Frenje, J. A.;Rinderknecht, H. G.;Sio, H.;Zylstra, A. B.;Petrasso, R. D.;Amendt, P. A.;Park, H. S.;Remington, B. A.;Ryutov, D. D.;Wilks, S. C.;Betti, R.;Frank, A.;Hu, S. X.;Sangster, T. C.;Hartigan, P.;Drake, R. P.;Kuranz, C. C.;Lebedev, S. V.;Woolsey, N. C.
钱德拉X射线天文台发现蟹状星云的喷流周期性地改变方向，这对我们理解天体物理喷流动力学提出了挑战。有人认为，这种现象可能是磁场和磁流体动力学不稳定性的结果，但在受控的实验室环境中的实验演示仍然难以捉摸。在这里，我们报告的实验，使用高功率激光器，以创建一个等离子体射流，可以直接与螃蟹射流通过定义良好的物理标度定律进行比较。射流产生自己的嵌入式环形磁场;当它移动时，等离子体不稳定性导致传播方向的多次偏转，模仿蟹状射流的扭结行为。该实验采用三维数值模拟进行建模，准确显示了不稳定性如何发展并导致射流方向的变化。 蟹状星云喷流方向的周期性变化挑战了我们对天体物理喷流动力学的理解。在这里，作者使用高功率激光来创建一个可以直接与蟹状星云相比较的喷流，并报告了模拟扭结行为的等离子体不稳定性的检测。
The remarkable discovery by the Chandra X-ray observatory that the Crab nebula's jet periodically changes direction provides a challenge to our understanding of astrophysical jet dynamics. It has been suggested that this phenomenon may be the consequence of magnetic fields and magnetohydrodynamic instabilities, but experimental demonstration in a controlled laboratory environment has remained elusive. Here we report experiments that use high-power lasers to create a plasma jet that can be directly compared with the Crab jet through well-defined physical scaling laws. The jet generates its own embedded toroidal magnetic fields; as it moves, plasma instabilities result in multiple deflections of the propagation direction, mimicking the kink behaviour of the Crab jet. The experiment is modelled with three-dimensional numerical simulations that show exactly how the instability develops and results in changes of direction of the jet. The periodical change of the Crab nebula's jet direction challenges our understanding of astrophysical jet dynamics. Here the authors use high-power lasers to create a jet that can be directly compared to the Crab nebula's, and report the detection of plasma instabilities that mimic kink behaviour.
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