Tanak disk prašine i plina, više poznat kao akreacijski disk, može se pronaći u okolici mladih zvijezda. Ti diskovi, mjesta na kojima se rađaju planeti, sadrže ostatke materijala od kojeg nastaju zvijezde. Prema zakonu očuvanja kutne količine gibanja, unutarnji dio diska trebao bi se brže kretati s obzirom na to da materijal polako ide nazad do zvijezde, slično kao što se klizači brže okreću ako više približe ruke tijelu.

Donedavna promatranja pokazala su da se unutarnji Sunčev sustav - područje koje se proteže od Sunca do asteroidnog pojasa te uključuje kamenite planete - ne vrti brzo kao što nalaže zakon. Uz pomoć novih simulacija virtualnog akreacijskog diska, znanstvenici s Caltecha demonstrirali su kakvu interakciju vrše čestice unutar pravog akreacijskog diska.

'Kutna količina kretanja proporcionalna je brzini puta i radijusu, a zakon o očuvanju kutne količine gibanja u sustavu postaje konstantnim', piše u izjavi, uz dodatak: 'Prema tome, ako se klizačev polumjer smanjuje zato što je privukao ruke, onda to znači da je jedini način održavanja kretanja konstantnim povećanje brzine okretanja.' Zašto se onda kutna količina kretanja unutarnjeg akreacijskog diska ne održava konstantnom? Dosadašnje analize kao rješenje su predložile trenje između regija akreacijskog diska ili magnetsku turbulenciju koja usporava rotaciju plina što propada prema Suncu, piše Space.

'Taj dio me zabrinuo', rekao je Paul Bellan, profesor primijenjene fizike na Caltechu i koautor studije. 'Ljudi za fenomene koje ne razumiju uvijek krive turbulenciju', istaknuo je.

Kako bi bolje razumjeli gubitak momenta gibanja, Bellan i tim proučavali su putanju pojedinih atoma, iona i plina u akreacijskom disku te, sukladno, ponašanje čestica tijekom i nakon sudaranja. Dok su nabijene čestice poput elektrona i iona bile pod utjecajem gravitacije i magnetskih polja, na neutralne atome utjecala je samo gravitacija.

Znanstvenici su pomoću računalnog modela simulirali akreacijski disk s 1000 nabijenih čestica koje se sudaraju s 40.000 neutralnih čestica unutar magnetskih i gravitacijskih polja. Otkrili su da interakcija među neutralnim atomima i puno manje brojnim nabijenim česticama rezultira pozitivno nabijenim ionima, kationima, koji spiralno propadaju prema unutra i negativno nabijenim česticama, elektronima, što se kreću prema vanjskom rubu akreacijskog diska. Neutralne čestice u međuvremenu gube zamah i vrte se prema središtu.

Akreacijski disk funkcionira kao ogromna baterija čije elektrode proizvode moćno strujanje koje se ispaljuje prema svemiru s obje strane diska. 'Ovaj model ima dovoljnu količinu detalja kojom grabi sve osnovne značajke zato što je dovoljno velik da se ponaša kao trilijuni sudarajućih neutralnih čestica, elektrona i iona koji orbitiraju oko zvijezde u magnetskom polju', objašnjava Bellan.

Računalne simulacije predlažu da se, premda gubimo kutnu količinu gibanja, održava suma izvornog zanosa plus količina koja ovisi o naboju čestica i magnetskom polju, piše u objavi.

'Kako su elektroni negativni, a kationi pozitivni, kretanje iona prema unutra i elektrona prema van (uzrokovano sudarima) povećava kanonsku kutnu količinu gibanja za oboje', kažu znanstvenici, dodajući: 'Neutralne čestice zbog sudara s nabijenim česticama gube zamah te se kreću prema unutra, što se poravnava s povećanjem u kanonskom momentu količine gibanja.'