
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

Планшет, пролежавший в Темзе пять лет, помог раскрыть серию запутанных преступлений
Эксперты говорят: даже вода не смогла стереть цифровые следы....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Почему мы не помним себя младенцами? Новое исследование дало ответы
Возможно, помним, но «ларчик» заперт....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Скрытые миллиарды: население Земли оказалось гораздо больше, чем считалось
Новые исследования бросают вызов официальным демографическим данным....

Астрофизики рассказали, почему Вселенная замедляется вопреки предсказаниям Эйнштейна
Если открытие DESI и ослабление темной энергии подтвердится, учебники придется переписать....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Самые массовые и дикие розыгрыши на 1 апреля в мировой истории
Это вам не просто «вся спина белая»....

iPhone, давай до свидания! Илон Маск презентовал инновационный смартфон PhoneX
Это устройство слишком прекрасно для нашей реальности....