Ученые перенесли на Землю ближайшее окружение черной дыры, создав в лаборатории вращающийся диск из плазмы.
Это кольцо перегретых газов имитирует завихрение материи по краям черных дыр в так называемых «аккреционных дисках», которые постепенно подпитывают материю в черные дыры.
Эксперимент, проведенный исследователями из Имперского колледжа Лондона, может помочь ученым ответить на вопрос, как черные дыры растут, поглощая окружающую их материю.
«Понимание того, как работают аккреционные диски, поможет нам не только понять, как растут черные дыры, но и как коллапсируют газовые облака». звездыИ даже то, как мы можем лучше создавать наши собственные звезды, понимая стабильность плазмы в термоядерных экспериментах», — говорит Висенте Валенсуэла Вилласика, ведущий автор и научный сотрудник Принстонского университета. он сказал в заявлении.
Связанный: Черные дыры во Вселенной (фото)
Плазменные диски вокруг черных дыр были увековечены, когда Телескоп горизонта событий (EHT) зафиксировал Первое прямое изображение черной дыры.
На этом историческом изображении доминирует сверхмассивная черная дыра в центре галактики Мессье 87 (M87). Более позднее изображение сверхмассивной черной дыры в Млечный ПутьИ арка* (Sgr A*) — светящееся оранжевое кольцо плазмы, окружающее темную центральную черную дыру.
Эта петля возникает, когда материя втягивается в черную дыру, а мощный гравитационный эффект создает бурные и бурные условия, нагревая газ и отрывая электроны от составляющих его атомов. Это превращает газ в плазму, море безэлектронных атомов или ионов и электронов. Эта плазма образует стабильный аккреционный диск за счет направленной наружу центробежной силы, создаваемой ее вращением, и внутренней гравитационной силы.
Эта стабильность иногда прерывается, в результате чего материал диска падает на поверхность черной дыры, но ученые почти уверены, как возникает нестабильность. Это важно для нашего понимания черных дыр, потому что они не могут расти, не аккрецируя какое-то вещество.
Ученым трудно воссоздать черную дыру, подобную M87, масса которой в 4,5 миллиарда раз превышает массу черной дыры. солнце. Это означает, что лучшее, что они могут сделать для изучения окружающей среды этих космических гигантов, — это воссоздать плазму, вращающуюся вокруг них.
Команда использовала мегаамперный генератор машины для экспериментов по погружению в плазму (MAGPIE), чтобы раскрутить плазму и создать точное повторение аккреционных дисков. Для этого потребовалось ускорение восьми струй плазмы и их столкновение, чтобы образовался вращающийся вал. Команда обнаружила, что плазма движется быстрее во внутренних областях шлейфа, что, по их мнению, является важным свойством аккреционных дисков.
Хотя эксперимент позволяет лучше моделировать аккреционные диски, он является лишь доказательством концепции, главным образом потому, что MAGPIE может генерировать только короткие импульсы плазмы, что ограничивает наблюдения группы более чем одним полным оборотом диска. Повторение эксперимента с более длинными импульсами плазмы должно позволить команде лучше охарактеризовать аккреционные диски.
Одним из предполагаемых механизмов, вызывающих нестабильность в этих плазменных дисках, являются магнитные поля, которые приводят к трению, которое вызывает потерю энергии в материи, заставляя ее накапливаться на поверхности черных дыр. Более длинные импульсы плазмы в лаборатории также позволят ввести в систему магнитные поля, что позволит исследователям проверить этот механизм.
«Мы все еще находимся в начале пути к тому, чтобы взглянуть на эти аккреционные диски совершенно по-новому, включая наши эксперименты и снимки черных дыр с помощью Телескоп горизонта событий— сказал Валенсуэла Вильясика. «Это позволит нам проверить наши теории и посмотреть, соответствуют ли они астрономическим наблюдениям».
Исследование команды опубликовано в журнале Физические обзорные письма.
«Интроверт. Мыслитель. Решатель проблем. Злой специалист по пиву. Склонен к приступам апатии. Эксперт по социальным сетям».
More Stories
Мы, возможно, обнаружили первую магнитную вспышку за пределами нашей галактики
Миссия Starlink во вторник с мыса Канаверал
Ученые нашли ключ к разгадке тайны дегенеративных заболеваний головного мозга, таких как болезнь Альцгеймера