ثقب أسود يغذي مختبريًا قرص بلازما مُعاد إنشاؤه

أعاد العلماء المحيط المباشر للثقب الأسود إلى الأرض عن طريق إنشاء قرص دوار من البلازما في المختبر.

تحاكي هذه الحلقة من الغاز المحموم المادة التي تدور حول حافة الثقوب السوداء فيما يسمى “أقراص التراكم” التي تغذي المادة تدريجيًا في الثقوب السوداء.

يمكن أن تساعد التجربة التي أجراها باحثون في إمبريال كوليدج لندن العلماء في الإجابة عن سؤال حول كيفية نمو الثقوب السوداء عن طريق استهلاك المواد من حولها.

“إن فهم سلوك أقراص التراكم سيساعدنا ليس فقط في الكشف عن كيفية نمو الثقوب السوداء ، ولكن أيضًا كيف تنهار الغيوم الغازية لتتشكل. النجوموحتى كيف يمكننا إنشاء نجومنا بشكل أفضل من خلال فهم استقرار البلازما في تجارب الاندماج ، “Vicente Valenzuela Villaseca ، مؤلف البحث الرئيسي وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة برينستون قال في بيان.

متعلق ب: الثقوب السوداء في الكون (صور)

صورتان ، على اليسار تتم الإشارة إلى تدفقات الاستئصال بأسهم بيضاء ويتم وضع علامة على البلازما التي يتم تدويرها بشكل تفاضلي في وسط العمود. على اليمين ، تتم تسمية نفس العناصر في صورة. — رسم توضيحي لمعدات مستخدمة لتقليد ثقب أسود في المختبر (على اليسار) ، قرص غزل من البلازما صنعه الفريق يشبه محيط الثقب الأسود (على اليمين). (رصيد الصورة: إمبريال كوليدج لندن)

تم تخليد أقراص البلازما حول الثقوب السوداء عندما التقط تلسكوب أفق الحدث (EHT) أول صورة مباشرة للثقب الأسود.

الغالبة في هذه الصورة التاريخية للثقب الأسود الهائل في قلب المجرة ميسييه 87 (M87) – وفي صورة لاحقة للثقب الأسود الهائل في ال درب التبانةو القوس أ* (Sgr A *) – عبارة عن حلقة برتقالية لامعة من البلازما تحيط بالثقب الأسود المركزي المظلم.

تحدث هذه الحلقة عندما يتم سحب المادة نحو ثقب أسود ، ويؤدي تأثير الجاذبية الهائل إلى خلق ظروف مضطربة وعنيفة ، مما يؤدي إلى تسخين الغاز وسحب الإلكترونات بعيدًا عن الذرات المكونة له. هذا يحول الغاز إلى بلازما ، بحر من الذرات غير الإلكترونية ، أو الأيونات ، والإلكترونات. تشكل هذه البلازما قرصًا تراكميًا ثابتًا من خلال الدفع الخارجي لقوة الطرد المركزي الناتجة عن دورانها وقوة الجاذبية الداخلية.

ينقطع هذا الاستقرار أحيانًا ، مما يتسبب في سقوط المادة من القرص إلى سطح الثقب الأسود ، لكن العلماء يعرفون بالضبط كيفية حدوث عدم الاستقرار. هذا مهم لفهمنا للثقوب السوداء لأنها لا تستطيع النمو دون تراكم المادة.

يصعب على العلماء إعادة إنشاء ثقب أسود مثل ثقب M87 ، الذي تبلغ كتلته 4.5 مليار ضعف كتلة الثقب الأسود الشمس. هذا يعني أن أفضل شيء يمكنهم فعله لدراسة بيئات هؤلاء العمالقة الكونيين عن قرب هو إعادة تكوين البلازما من حولهم.

استخدم الفريق مولد Megaamp لتجارب الانغماس بالبلازما (MAGPIE) لتدوير البلازما وإنشاء نسخة طبق الأصل دقيقة لأقراص التراكم. تطلب هذا تسريع ثماني نفاثات بلازما وتصادمها لإنشاء عمود دوار. وجد الفريق أن البلازما تتحرك بشكل أسرع في المناطق الداخلية من العمود ، والتي يُعتقد أنها سمة مهمة لأقراص التراكم.

على الرغم من أنها تسمح بنمذجة أفضل لأقراص التراكم ، فإن التجربة ليست سوى دليل على المفهوم ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن MAGPIE يمكنها فقط توليد نبضات قصيرة من البلازما ، مما يحد من ملاحظات الفريق إلى أكثر من دوران كامل للقرص. يجب أن يسمح تكرار التجربة بنبضات بلازما أطول للفريق بتحديد خصائص أقراص التراكم بشكل أفضل.

إحدى الآليات المقترحة التي تسبب عدم الاستقرار في أقراص البلازما هذه هي المجالات المغناطيسية التي تسبب الاحتكاك الذي يتسبب في فقدان المادة للطاقة مما يؤدي إلى تراكمها على سطح الثقوب السوداء. ستسمح نبضات البلازما الأطول في المختبر أيضًا بإدخال المجالات المغناطيسية في النظام ، مما يسمح للباحثين باختبار هذه الآلية.

“لقد بدأنا للتو في النظر إلى أقراص التراكم هذه بطريقة جديدة تمامًا ، والتي تتضمن تجاربنا ولقطاتنا للثقوب السوداء باستخدام تلسكوب أفق الحدثقال فالينزويلا فيلاسيكا: “سيسمح لنا ذلك باختبار نظرياتنا ومعرفة ما إذا كانت تتوافق مع الملاحظات الفلكية.

تم نشر بحث الفريق في المجلة خطابات الفحص البدني.

تابعنا على تويتر تضمين التغريدة أو على الفيسبوك.

Fajar Fahima

“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”