När du tittar in i natthimlen, mycket av det du ser är plasma, en soppig amalgam av ultra-heta atompartiklar. Att studera plasma i stjärnorna och olika former i yttre rymden kräver ett teleskop, men forskare kan återskapa det i laboratoriet för att undersöka det närmare.

Nu, ett team av forskare som leds av fysikerna Lan Gao från US Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) och Edison Liang från Rice University, har för första gången skapat en särskild form av koherent och magnetiserad plasmastråle som kan fördjupa förståelsen för hur mycket större strålar fungerar som strömmar från nyfödda stjärnor och möjligen svarta hål - stjärnföremål så massiva att de fångar ljus och förvränger både rymden och tid.

"Vi skapar nu stabila, överljuds, och starkt magnetiserade plasmastrålar i ett laboratorium som kan tillåta oss att studera astrofysiska objekt ljusår bort, "sa astrofysiker Liang, medförfattare till tidningen som rapporterar resultaten i Astrofysiska tidskriftsbrev .

Teamet skapade strålarna med OMEGA Laser Facility vid University of Rochesters Laboratory for Laser Energetics (LLE). Forskarna riktade 20 av OMEGAs individuella laserstrålar in i ett ringformat område på ett plastmål. Varje laser skapade en liten plasmapuff; när puffarna expanderade, de sätter press på den inre delen av ringen. Det trycket pressade sedan ut en plasmastråle som nådde över fyra millimeter i längd och skapade ett magnetfält som hade en styrka på över 100 tesla.

"Detta är det första steget i att studera plasmastrålar i ett laboratorium, "sa Gao, som var huvudförfattaren till tidningen. "Jag är upphetsad eftersom vi inte bara skapade en jet. Vi använde också framgångsrik avancerad diagnostik på OMEGA för att bekräfta jetens bildning och karakterisera dess egenskaper."

Diagnosverktygen, utvecklats med team från LLE och Massachusetts Institute of Technology (MIT), mätte jetens densitet, temperatur, längd, hur bra det höll ihop när det växte genom rymden, och formen på magnetfältet runt det. Mätningarna hjälper forskare att avgöra hur laboratoriefenomenen kan jämföras med strålar i yttre rymden. De ger också en baslinje som forskare kan pyssla med för att observera hur plasma beter sig under olika förhållanden.

"Detta är banbrytande forskning eftersom inget annat team framgångsrikt har lanserat en supersonisk, smalstrålad stråle som bär ett så starkt magnetfält, sträcker sig till betydande avstånd, "sa Liang." Detta är första gången som forskare har visat att magnetfältet inte bara sveper runt jetplanet, men sträcker sig också parallellt med jetens axel, " han sa.

Forskarna hoppas kunna utöka sin forskning med större laseranläggningar och undersöka andra typer av fenomen. "Nästa steg innebär att se om ett yttre magnetfält kan göra strålen längre och mer kollimerad, "Sa Gao.

"Vi skulle också vilja replikera experimentet med National Ignition Facility vid Lawrence Livermore National Laboratory, som har 192 laserstrålar, varav hälften kan användas för att skapa vår plasmering. Den skulle ha en större radie och därmed producera en längre stråle än den som produceras med OMEGA. Denna process skulle hjälpa oss att räkna ut under vilka förhållanden plasmastrålen är starkast. "