
Ученые вырастили диск черной дыры в лаборатории, чтобы лучше понять, как они питаются
Ученые перенесли на Землю непосредственное окружение черной дыры, создав в лаборатории вращающийся диск из плазмы.
Это кольцо из перегретого газа имитирует материю, которая вращается вокруг края черных дыр в так называемых «аккреционных дисках», постепенно подающих материю к черным дырам.
Эксперимент, проведенный исследователями из Имперского колледжа Лондона, может помочь ученым ответить на вопрос, как черные дыры растут, поглощая окружающую их материю.
—Висенте Валенсуэла Вилласека, ведущий автор исследования.
Диски плазмы вокруг черных дыр были впервые запечатлены, когда телескоп горизонта событий сделал их первое прямое изображение.

На этом историческом изображении мы впервые видим диски сверхмассивной черной дыры в центре галактики Мессье 87 (M87) а на более позднем изображении сверхмассивной черной дыры в Млечном Пути Стрелец A *(Sgr A*) преобладает светящийся оранжевый цвет, который дает кольцо плазмы, окружающее темную центральную часть черной дыры.
Подобное кольцо возникает, когда материя притягивается к черной дыре, и ее огромное гравитационное влияние создает турбулентные и жестокие 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 аккреционный диск, удерживаемый внешним толчком центробежной силы, создаваемой его вращением, и внутренней силой гравитации.
Эта стабильность иногда прерывается, в результате чего материал с диска падает на поверхность черной дыры, но ученые точно не уверены в понимании того, как возникают нестабильности. Это важно для нашего понимания черных дыр, поскольку они не могут расти без аккреции некоторого материала.
Ученые вряд ли могут воссоздать черную дыру, подобную M87, масса которой в 4,5 миллиарда раз превышает массу Солнца. Лучшее, что на данный момент доступно исследователям для изучения окружающей среды этих космических титанов вблизи — это воссоздать плазму, которая вращается вокруг них.

Команда использовала Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE) для вращения плазмы и создания точных копий аккреционных дисков. Для этого потребовалось разогнать восемь струй плазмы и столкнуть их, чтобы получилась вращающаяся колонна. Команда обнаружила, что плазма движется быстрее во внутренних областях колонны, что считается важной характеристикой аккреционных дисков.
Несмотря на возможность лучшего моделирования аккреционных дисков, эксперимент является лишь доказательством концепции, главным образом потому, что MAGPIE может генерировать только короткие импульсы плазмы, что ограничивает наблюдения группы не 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 дисках плазмы, являются магнитные поля, вызывающие трение, вызывающее потерю энергии материей, что приводит к ее аккреции к поверхности черных дыр. Более длинные импульсы плазмы в лаборатории также позволят ввести магнитные поля в систему, что позволит исследователям проверить работу этого механизма.
— Валенсуэла-Вильясека.
Исследование команды было опубликовано в научном журнале Physical Review Letters.
Это кольцо из перегретого газа имитирует материю, которая вращается вокруг края черных дыр в так называемых «аккреционных дисках», постепенно подающих материю к черным дырам.
Эксперимент, проведенный исследователями из Имперского колледжа Лондона, может помочь ученым ответить на вопрос, как черные дыры растут, поглощая окружающую их материю.
Понимание того, как ведут себя аккреционные диски, поможет нам не только понять, как растут черные дыры, но и то, как газовые облака коллапсируют, образуя звезды. В какой-то момент это даже может дать нам возможность создавать наши собственные звезды, понимая стабильность плазмы в экспериментах по термоядерному синтезу
—Висенте Валенсуэла Вилласека, ведущий автор исследования.
Диски плазмы вокруг черных дыр были впервые запечатлены, когда телескоп горизонта событий сделал их первое прямое изображение.

На этом историческом изображении мы впервые видим диски сверхмассивной черной дыры в центре галактики Мессье 87 (M87) а на более позднем изображении сверхмассивной черной дыры в Млечном Пути Стрелец A *(Sgr A*) преобладает светящийся оранжевый цвет, который дает кольцо плазмы, окружающее темную центральную часть черной дыры.
Подобное кольцо возникает, когда материя притягивается к черной дыре, и ее огромное гравитационное влияние создает турбулентные и жестокие 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 аккреционный диск, удерживаемый внешним толчком центробежной силы, создаваемой его вращением, и внутренней силой гравитации.
Эта стабильность иногда прерывается, в результате чего материал с диска падает на поверхность черной дыры, но ученые точно не уверены в понимании того, как возникают нестабильности. Это важно для нашего понимания черных дыр, поскольку они не могут расти без аккреции некоторого материала.
Ученые вряд ли могут воссоздать черную дыру, подобную M87, масса которой в 4,5 миллиарда раз превышает массу Солнца. Лучшее, что на данный момент доступно исследователям для изучения окружающей среды этих космических титанов вблизи — это воссоздать плазму, которая вращается вокруг них.

Команда использовала Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE) для вращения плазмы и создания точных копий аккреционных дисков. Для этого потребовалось разогнать восемь струй плазмы и столкнуть их, чтобы получилась вращающаяся колонна. Команда обнаружила, что плазма движется быстрее во внутренних областях колонны, что считается важной характеристикой аккреционных дисков.
Несмотря на возможность лучшего моделирования аккреционных дисков, эксперимент является лишь доказательством концепции, главным образом потому, что MAGPIE может генерировать только короткие импульсы плазмы, что ограничивает наблюдения группы не 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 дисках плазмы, являются магнитные поля, вызывающие трение, вызывающее потерю энергии материей, что приводит к ее аккреции к поверхности черных дыр. Более длинные импульсы плазмы в лаборатории также позволят ввести магнитные поля в систему, что позволит исследователям проверить работу этого механизма.
Мы только начали изучать аккреционные диски, и применяем для этого принципиально новые методы, включая текущие эксперименты и снимки черных дыр с помощью телескопа горизонта событий. Это позволит нам проверить наши теории и посмотреть, соответствуют ли они астрономическим наблюдениям
— Валенсуэла-Вильясека.
Исследование команды было опубликовано в научном журнале Physical Review Letters.
- Алексей Павлов
- Центр космических полетов имени Годдарда НАСА
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Выяснилось, что суша вокруг Аральского моря... стремительно поднимается
И ученые сумели разгадать эту удивительную загадку природы....

В каменных гробницах древней Ирландии похоронены вовсе не те, о ком думали ученые
Генетический анализ переписывает историю неолита....

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Застукали: антарктического гигантского кальмара впервые запечатлели в естественной среде
Прошёл век после открытия вида....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

Оказывается, римляне периодически врали о своих победах в исторических хрониках
Недавно археологи обнаружили в Судане очередное яркое тому подтверждение....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Ученые заставили человеческий глаз видеть совершенно новый цвет
Он называется оло, и его практически не описать словами....

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....

Ученые доказали: вода на Земле не из космоса, а своя собственная
Она зародилась «автоматически». И это в корне меняет теорию жизни во Вселенной....

Нюхали чужие футболки: женщины полагаются на запах при выборе друзей
Наука требует странных опытов....