Вчені з Імперського коледжу Лондона створили в лабораторії плазмовий диск, що обертається. Це була імітація акреційних дисків, які зустрічаються навколо чорних дір і формують зірки. Експеримент точніше моделює те, що відбувається в цих дисках і потенційно може допомогти дослідникам з’ясувати, як ростуть чорні діри і як матерія, що колапсує, утворює зірки.
Коли матерія наближається до чорних дір, вона нагрівається та починає обертатися, утворюючи структуру, яка називається акреційним диском. Обертання викликає відцентрову силу, що виштовхує плазму назовні, яка врівноважується гравітацією чорної діри, що втягує її всередину.
Ці сяючі кільця викликали певні питання. Наприклад, як росте чорна діра, якщо матеріал не падає в неї, а умовно залишається на орбіті? Провідна теорія полягає в тому, що нестабільність магнітних полів у плазмі спричиняє тертя, внаслідок чого вона втрачає енергію і падає в чорну діру.
Основним способом перевірки цієї теорії було використання рідких металів, які можна розкручувати, а потім спостерігати за тим, що відбувається під дією магнітних полів. Однак, оскільки метали повинні міститися в трубах, вони не є справжнім відображенням плазми. Тож вчені Імперського коледжу використали апарат під назвою Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE), щоб розкрутити плазму та точніше відтворити акреційний диск.
“Розуміння того, як поводяться акреційні диски, допоможе нам не тільки з’ясувати, як ростуть чорні діри, але і як колапсують газові хмари, утворюючи зірки, і навіть як ми могли б створювати власні зірки, розуміючи стабільність плазми в експериментах з термоядерного синтезу”, – говорять вчені.
Команда використовувала установку MAGPIE для прискорення восьми плазмових струменів і їхнього зіткнення, внаслідок якого утворився обертовий стовп. Вчені виявили, що чим ближче до середини, тим швидше рухається спіральне кільце, яке є важливою характеристикою акреційних дисків.
MAGPIE виробляє короткі імпульси плазми, а це означає, що можливий лише один оберт диска. Однак цей експеримент на підтвердження концепції показує, як можна збільшити кількість обертів за допомогою довших імпульсів, щоб мати можливість краще описати властивості диска. Якби експеримент тривав довше, можна було б також застосувати магнітні поля і перевірити їхній вплив на тертя.
“Ми тільки починаємо вивчати ці акреційні диски абсолютно новими способами, які включають наші експерименти та знімки чорних дір за допомогою телескопа Event Horizon Telescope. Це дозволить нам перевірити наші теорії та побачити, чи відповідають вони астрономічним спостереженням”, – повідомили вчені, які працювали над експериментом.
Читайте також: