赤色矮星の内部を深く掘り下げる(A deep dive into the interior of red dwarfs)

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2022-09-08 アメリカ・ローレンスリバモア国立研究所(LLNL)

ローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)の研究者は、世界最大かつ最も高エネルギーのレーザーである国立点火施設(NIF)を用いて、赤色矮星の内部で見られる極圧かつ比較的低い温度での水素の不透明度を調査している。
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、その環境の支配的な吸収機構と考えられているフリーフリー吸収による高密度水素の不透明度を測定している。そのために、爆縮速度を著しく低下させ、自立的な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によってプローブする。
最も小さい赤色矮星は完全対流型であると考えられています。この場合、核の核融合反応は外層からの水素によって永久に再充填される。赤色矮星は、核の温度が比較的低いため核融合反応速度が遅く、対流によって水素を使い切るまで何兆年も持ちこたえられる可能性がある。

<関連情報>

赤色矮星の内部で見られる水素の放射線輸送特性を探るプラットフォーム Platform for probing radiation transport properties of hydrogen at conditions found in the deep interiors of red dwarfs

J. Lütgert, M. Bethkenhagen, B. Bachmann,L. Divol, D. O. Gericke, S. H. Glenzer, G. N. Hall, N. Izumi, S. F. Khan, O. L. Landen, S. A. MacLaren,L. Masse, R. Redmer, M. Schörner, M. O. Schölmerich, S. Schumacher,N. R. Shaffer, C. E. Starrett, P. A. Sterne, T. Döppner and D. Kraus
Physics of Plasmas  Published: 12 August 2022
DOI:https://doi.org/10.1063/5.0094579

ABSTRACT

We describe an experimental concept at the National Ignition Facility for specifically tailored spherical implosions to compress hydrogen to extreme densities (up to ∼800 solid density, electron number density ∼4×1025 cm3) at moderate temperatures (∼200 eVT∼200 eV), i.e., to conditions, which are relevant to the interiors of red dwarf stars. The dense plasma will be probed by laser-generated x-ray radiation of different photon energy to determine the plasma opacity due to collisional (free–free) absorption and Thomson scattering. The obtained results will benchmark radiation transport models, which in the case for free–free absorption show strong deviations at conditions relevant to red dwarfs. This very first experimental test of free–free opacity models at these extreme states will help to constrain where inside those celestial objects energy transport is dominated by radiation or convection. Moreover, our study will inform models for other important processes in dense plasmas, which are based on electron–ion collisions, e.g., stopping of swift ions or electron–ion temperature relaxation.

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