قرص تراكم حول الثقوب السوداء تم إعادة إنشائه في المختبر

ابتكر باحثو إمبريال كوليدج قرصًا دوارًا من البلازما في المختبر ، لمحاكاة الأقراص الموجودة حول الثقوب السوداء وتشكيل النجوم.

تقوم التجربة بنمذجة أكثر دقة لما يحدث في أقراص البلازما هذه ، والتي يمكن أن تساعد الباحثين على اكتشاف كيفية نمو الثقوب السوداء وكيف تشكل المادة المنهارة النجوم.

مع اقتراب المادة من الثقوب السوداء ، تسخن لتصبح بلازما – حالة رابعة من المادة تتكون من أيونات مشحونة وإلكترونات حرة. يبدأ أيضًا في الدوران ، في هيكل يسمى قرص التنامي. يتسبب الدوران في دفع قوة الطرد المركزي للبلازما للخارج ، والتي يتم موازنتها بواسطة جاذبية الثقب الأسود الذي يسحبه للداخل.

تشكل هذه الحلقات المتوهجة من البلازما التي تدور في مدارات مشكلة – كيف ينمو الثقب الأسود إذا كانت المادة عالقة في المدار بدلاً من السقوط في الثقب؟ النظرية الرائدة هي أن عدم الاستقرار في المجالات المغناطيسية في البلازما يسبب الاحتكاك ، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة والسقوط في الثقب الأسود.

كانت الطريقة الأساسية لاختبار ذلك هي استخدام المعادن السائلة التي يمكن غزلها ، ومعرفة ما يحدث عند تطبيق المجالات المغناطيسية. ومع ذلك ، نظرًا لأنه يجب احتواء المعادن داخل الأنابيب ، فإنها لا تمثل تمثيلًا حقيقيًا للبلازما التي تتدفق بحرية.

الآن ، استخدم الباحثون في إمبريال مولد الأمبير الضخم لآلة تجارب الانغماس بالبلازما (MAGPIE) لتدوير البلازما في تمثيل أكثر دقة لأقراص التراكم. تم نشر تفاصيل التجربة في 12 مايو في المجلة رسائل المراجعة البدنية.

تسريع البلازما

أكمل المؤلف الأول الدكتور Vicente Valenzuela-Villaseca الدراسة خلال فترة الدكتوراه. في قسم الفيزياء في إمبريال. قال ، “إن فهم كيفية عمل أقراص التراكم لن يساعدنا فقط في الكشف عن كيفية نمو الثقوب السوداء ، ولكن أيضًا كيف تنهار الغيوم الغازية لتكوين النجوم ، وحتى كيف يمكننا إنشاء نجومنا بشكل أفضل من خلال فهم استقرار البلازما في تجارب الاندماج “.

استخدم الفريق آلة MAGPIE لتسريع ثماني نفاثات بلازما وتصادمها ، وتشكيل عمود غزل. اكتشفوا أنه كلما اقتربنا من داخل الحلقة الدوارة كانت تتحرك بشكل أسرع ، وهي خاصية مهمة لأقراص التراكم في الكون.

ينتج MAGPIE نبضات قصيرة من البلازما ، مما يعني أنه كان من الممكن فقط دوران واحد للقرص. ومع ذلك ، تُظهر تجربة إثبات المفهوم هذه كيف يمكن زيادة عدد الدورات مع نبضات أطول ، مما يتيح توصيفًا أفضل لخصائص القرص. سيسمح وقت تشغيل التجربة الأطول أيضًا بتطبيق الحقول المغناطيسية ، لاختبار تأثيرها على احتكاك النظام.

قالت الدكتورة فالينزويلا فيلاسيكا ، “نحن مجرد بداية للقدرة على النظر إلى أقراص التراكم هذه بطرق جديدة تمامًا ، والتي تشمل تجاربنا ولقطاتنا للثقوب السوداء باستخدام تلسكوب أفق الحدث. ستتيح لنا هذه التجارب اختبار النظريات ومعرفة ما إذا كانت تتطابق مع الملاحظات الفلكية “.