Ученые создали яркое кольцо вокруг черной дыры в лаборатории

Было много вопросов об образовании аккреционных дисков из плазмы и другого вещества, попадающего в черную дыру. Когда материя падает в черную дыру, она нагревается и превращается в плазму.

Плазма начинает циркулировать в структуре, называемой аккреционным диском. Вращение вызывает центробежную силу, которая выталкивает плазму наружу, уравновешивая гравитацию черной дыры, втягивающую ее внутрь.

Из-за этих светящихся колец плазмы на орбите возникает проблема: как черная дыра может расширяться, если материя задерживается на орбите, а не падает в дыру? Согласно ведущей теории, нестабильность магнитного поля в плазме вызывает трение, заставляющее ее терять энергию и опускаться к черной дыре.

Использование жидких металлов, которые могут вращаться, и наблюдение за тем, что происходит при приложении магнитных полей, было основным способом проверить это. Однако минералы не являются фактическим представлением свободно текущей плазмы, потому что они должны находиться внутри трубопроводов.

Мегаамперный генератор для экспериментов по погружению в плазму (MAGPIE) использовался имперскими исследователями для более точного вращения плазмы к аккреционным дискам.

Используя MAGPIE, ученые ускорились и столкнулись с восемью плазменными струями, образовав вращающуюся колонну. Они обнаружили, что чем ближе мы подходили к внутренней части вращающегося кольца, тем быстрее оно двигалось, что является ключевым свойством аккреционных дисков во Вселенной.

Первый автор доктор Висенте Валенсуэла-Вильясека завершил исследование во время получения докторской степени. на физическом факультете Императорского университета, финансируемого за счет президентской стипендии. Он сказал: «Понимание того, как работают аккреционные диски, поможет нам не только понять, как растут черные дыры, но и как коллапсируют газовые облака, образуя звезды, и даже как мы можем лучше формировать наши собственные звезды, понимая стабильность плазмы в экспериментах по термоядерному синтезу».

MAGPIE позволяет вращаться только одному диску, потому что он генерирует короткие импульсы плазмы. Однако этот экспериментальный эксперимент демонстрирует, как можно добиться большего количества циклов с помощью более длинных импульсов, что позволяет более точно характеризовать свойства диска. Более длительное время проведения эксперимента также позволит использовать магнитные поля для изучения их влияния на трение в системе.

Доктор.. Валенсуэла Веласека Он сказал: «Мы только начинаем смотреть на эти аккреционные диски совершенно по-новому, включая наши эксперименты и снимки черных дыр с помощью телескопа горизонта событий. Это позволит нам проверить наши теории и посмотреть, соответствуют ли они астрономическим наблюдениям. ».

Ссылки на журналы:

1. В. Валенсуэла Вильясика, Л. Г. Сателл, Ф. Судзуки-Видал и др. Характеристика квазикристаллической дифференциально вращающейся плазмы in vitro со свободной границей. Физические обзорные письма. DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.195101