Черные дыры – это настоящий вызов для современных физиков. Ведь, по сути, мы про них практически ничего не знаем, и все существующие теоретические модели – лишь очень приближенное представление об этих загадочных космических объектах.
Для того чтобы приблизиться к разгадке, ученые используют все доступные методы, включая лабораторные эксперименты и моделирование. И в этом материале я расскажу вам об эксперименте, проведенном в Имперском колледже Лондона, где ученым удалось смоделировать аккреционный диск черной дыры и приблизиться на один шаг к пониманию механизма ее питания, и согласовать все это с астрономическими наблюдениями.
Суть эксперимента и его результаты
Для начала пару слов о том, что такое аккреционный диск. Итак, Аккреционным диском называют область вокруг черной дыры, которая наполнена материей, взаимодействующей с чудовищной гравитацией и, по сути, позволяющей нашим приборам «видеть» контуры сверхмассивной черной дыры.
Именно благодаря аккреционному диску удалось получить первое прямое изображение черной дыры в галактике Messier 87 (M87). А оранжевое кольцо – это сверх разогретая плазма, которая находится вокруг черной дыры.
При этом вещество, которое вращается вокруг черной дыры, постепенно падает на ее поверхность и, таким образом, «питает» ее. А упасть всему веществу на черную дыру мешает центробежная сила, которая по мере приближения к горизонту события черной дыры все больше раскручивает материю.
Таким образом данные системы могут находиться в относительном равновесии многие миллионы лет.
Но это все теория и как все происходит именно в деталях, ученые не имеют представления. И вот поставленный эксперимент помог и еще поможет разобраться в нюансах процесса «питания» черной дыры.
Сам опыт был поставлен на установке Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE). Данный прибор генерирует токовые импульсы до 1,8 миллиона Ампер. Ток такой мощности ионизирует рабочее вещество, почти мгновенно трансформируя его в плазму.
Правда, установка пока способна выдавать лишь короткие импульсы. Поэтому у ученых есть лишь небольшие отрезки времени для наблюдения. А возможностей данного аппарата хватило только на «один оборот аккреционного диска», что, конечно, недостаточно для полного понимания динамики поведения аккреционного диска. Но даже этого вполне хватило, чтобы понять, что модель функционирует и, в общем, отражает физику процессов, которые происходят вокруг реальной черной дыры.
Так, ученые установили, что в лабораторной установке плазма вращалась с более высокой скоростью ближе к центру, а на периферии ее скорость вращения была более низкой. Это соответствует астрономическим наблюдениям.
Ученые продолжат совершенствовать свою установку, чтобы дальше продвинуться в изучении черных дыр и в конечном итоге создать в лаборатории полноценную модель и подробно изучить ее.
Результатами проделанной работы ученые поделились на страницах журнала Physical Review Letters.
Понравился материал? Тогда с вас лайк и подписка. Спасибо за внимание!