Crean en un laboratorio un disco de plasma alimentado por un agujero negro

 

Los científicos han traído el entorno inmediato de un agujero negro a la Tierra mediante la creación de un disco giratorio de plasma en el laboratorio.

Este anillo de gases sobrecalentados simula la materia que se arremolina alrededor del borde de los agujeros negros en los llamados «discos de acreción» que gradualmente introducen materia en los agujeros negros.

El experimento, realizado por investigadores del Imperial College London, podría ayudar a los científicos a responder la pregunta de cómo crecen los agujeros negros al consumir la materia que los rodea.

«Comprender cómo funcionan los discos de acreción no solo nos ayudará a revelar cómo crecen los agujeros negros, sino también cómo colapsan para formarse las nubes de gas». estrellasE incluso cómo podemos crear mejor nuestras propias estrellas al comprender la estabilidad del plasma en los experimentos de fusión”, dice Vicente Valenzuela Villasica, autor principal e investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton. dijo en un comunicado.

Los discos de plasma alrededor de los agujeros negros fueron inmortalizados cuando el Event Horizon Telescope (EHT) capturó La primera imagen directa de un agujero negro..

En esta imagen histórica, domina el agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia Messier 87 (M87), y en Imagen posterior del agujero negro supermasivo En el vía LácteaY arquear un* (Sgr A*) – es un anillo naranja brillante de plasma que rodea el oscuro agujero negro central.

Este ciclo ocurre cuando la materia es atraída hacia un agujero negro y el efecto gravitacional masivo crea condiciones turbulentas y violentas, calentando el gas y arrancando electrones de sus átomos constituyentes. Esto convierte el gas en un plasma, un mar de átomos libres de electrones, o iones y electrones. Este plasma forma un disco de acreción estable por el empuje hacia afuera de la fuerza centrífuga generada por su rotación y la fuerza gravitacional hacia adentro.

Esta estabilidad se interrumpe ocasionalmente, lo que hace que el material del disco caiga sobre la superficie del agujero negro, pero los científicos están bastante seguros de cómo surge la inestabilidad. Esto es importante para nuestra comprensión de los agujeros negros porque no pueden crecer sin acrecentar algo de materia.

Es difícil para los científicos recrear un agujero negro como M87, que tiene una masa de 4.500 millones de veces la masa de un agujero negro. el sol. Esto significa que lo mejor que pueden hacer para estudiar de cerca los entornos de estos gigantes cósmicos es recrear el plasma que los orbita.

El equipo utilizó el generador de megaamperios de la máquina para experimentos de inmersión en plasma (MAGPIE) para hacer girar el plasma y crear una repetición exacta de los discos de acreción. Esto requirió ocho chorros de plasma para ser acelerados y colisionados para hacer un eje giratorio. El equipo descubrió que el plasma se movía más rápidamente en las regiones internas de la pluma, algo que creen que es una propiedad importante de los discos de acreción.

Si bien permite un mejor modelado de los discos de acreción, el experimento es solo una prueba de concepto, principalmente porque MAGPIE solo puede generar pulsos de plasma cortos, lo que limita las observaciones del equipo a más de una rotación completa del disco. Repetir el experimento con pulsos de plasma más largos debería permitir al equipo caracterizar mejor los discos de acreción.

Uno de los mecanismos propuestos que provocan inestabilidad en estos discos de plasma son los campos magnéticos que provocan fricción que provoca pérdida de energía en la materia provocando que se acumule en la superficie de los agujeros negros. Pulsos de plasma más largos en el laboratorio también permitirían introducir campos magnéticos en el sistema, lo que permitiría a los investigadores probar este mecanismo.

«Todavía estamos al comienzo de poder observar estos discos de acreción de formas completamente nuevas, lo que incluye nuestros experimentos e instantáneas de agujeros negros utilizando Telescopio de horizonte de eventosdijo Valenzuela Villasica. «Esto nos permitirá probar nuestras teorías y ver si coinciden con las observaciones astronómicas»

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