赤色矮星の内部を深く掘り下げる

世界最大かつ最もエネルギーの高いレーザーである国立点火施設を使用して、赤色矮星の内部で見られる極端な圧力と比較的低温下での水素の不透明性を調査します。核融合反応に必要な温度よりも低いプラズマ温度を作り高密度の水素原子が維持できるのか確かめる。以下、機械翻訳。
赤色矮星の内部を深く掘り下げる
2022年 9月 8日
この図は、仮想的な太陽系外惑星が周回する赤色矮星を示しています。赤色矮星は磁気的に活発な傾向があり、巨大な弧状のプロミネンスと豊富な暗い黒点を示しています。赤色矮星はまた、時間の経過とともに近くの惑星の大気を剥ぎ取ったり、私たちが知っているように表面を生命に適さないものにする可能性のある激しいフレアで噴出します. 画像提供：NASA、ESA、D. Player (STScI)。

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赤色矮星は天の川銀河で最も数の多い星で、全星の 70% を占めています。
しかし、その内部の物理はよくわかっていません。熱は中心部で発生し、外側に向かって表面に移動しますが、そのプロセスが放射、対流、またはその 2 つの組み合わせによって発生するかどうかは明らかではありません。赤色矮星が放射支配型か対流支配型かを決定する重要な要因は、内部水素の不透明度です。
ローレンス リバモア国立研究所(LLNL) の研究者は、世界最大かつ最もエネルギーの高いレーザーである国立点火施設を使用して、赤色矮星の内部で見られる極端な圧力と比較的低温下での水素の不透明性を調査しています。この研究は、Physics of Plasmasというジャーナルに掲載されています。
赤色矮星は非常に質量の小さい星です。その結果、それらは比較的圧力が低く、核融合率が低く、温度が低くなります。生成されるエネルギーは、陽子-陽子 (PP) 連鎖機構による水素のヘリウムへの核融合の生成物です。これらの星は、比較的わずかな光しか発しません。
彼らの論文で、LLNL の科学者と共同研究者は、NIF での新しい爆縮実験を提案し、その環境の主要な吸収メカニズムであると考えられている、自由-自由吸収による高密度水素の不透明度を測定します。これを達成するために、爆縮速度を大幅に下げて、自己維持型の慣性閉じ込め核融合反応に必要な温度よりも低いプラズマ温度を達成し、高密度水素を X 線ラジオグラフィーで調べます。
最小の赤色矮星は、完全に対流すると考えられています。この場合、コア内の核融合反応は、外層からの水素によって恒久的に再燃料供給されます。中心部の温度が比較的低いために核融合率が低いことと相まって、対流によって、すべての水素燃料が使い果たされるまで、一部の赤色矮星が何兆年も存続できる可能性があります。
星の内部構造は、その表面の活動に大きな影響を与えます。放射コアと対流層の間の境界は、近くの惑星の生命を脅かす可能性のある放射とプラズマの爆発を含む、強い磁場と乱流大気につながる可能性があります。
「しかし、小さな放射性コアでさえ挙動を大きく変える可能性があり、その存在は高度に圧縮された物質における放射輸送の有効性に大きく依存しています」とLLNLの共著者であるTilo Doeppnerは述べています。「ホスト星内の複雑なプラズマの放射特性を理解することは、系外惑星が生命をホストする可能性を判断する際に非常に重要です。特に、表面が低いためにハビタブル ゾーンが星自体の比較的近くにあると考えられている赤色矮星にとっては重要です。温度。"
その他の LLNL の作成者には、ベンジャミン バックマン、ローラン ディヴォル、ガレス ホール、泉信彦、シャハブ カーン、オットー ランデン、スティーブ マクラーレン、マルクス シェルメリッヒ、フィル スターン、クレメント トロセイユが含まれます。ロストック大学およびヘルムホルツ・ツェントルム・ドレスデン・ロッセンドルフ大学のドミニク・クラウスと、リヨン大学のマンディ・ベスケンハーゲンがこのプロジェクトの主任研究者を務めています。ロストック大学の論文の筆頭著者である Julian Luetgert は、LLNL での夏のインターンシップで数か月を過ごしたところです。
研究に貢献している他の機関は次のとおりです。ドレスデン大学、ドイツ。ウォリック大学、イギリス。 SLAC国立加速器研究所; CEA-DAM、DIF、フランス。ロチェスター大学; とロスアラモス国立研究所。
このプロジェクトは NIF Discovery Science プログラムの一部であり、作業の LLNL 部分はエネルギー省によって資金提供されています。
タグ:科学/レーザー/物理および生命科学