과학자들은 실험실에서 회전하는 플라스마 디스크를 만들어 블랙홀의 즉각적인 환경을 지구로 가져왔습니다.
이 과열된 가스 고리는 블랙홀에 물질을 점진적으로 공급하는 소위 “부착 원반”에서 블랙홀 가장자리 주변에서 소용돌이치는 물질을 시뮬레이션합니다.
임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 연구원들이 수행한 이 실험은 과학자들이 블랙홀을 둘러싼 물질을 소비함으로써 블랙홀이 어떻게 성장하는지에 대한 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.
“강착 원반이 어떻게 작동하는지 이해하면 블랙홀이 어떻게 성장하는지 뿐만 아니라 가스 구름이 어떻게 붕괴되어 형성되는지 밝히는 데 도움이 될 것입니다.” 별그리고 핵융합 실험에서 플라즈마의 안정성을 이해함으로써 우리 자신의 별을 더 잘 만들 수 있는 방법까지”라고 Princeton University의 수석 저자이자 박사후 연구원인 Vicente Valenzuela Villasica는 말합니다. 그는 성명에서 말했다.
관련된: 우주의 블랙홀 (사진)
이벤트 호라이즌 망원경(EHT)이 캡처했을 때 블랙홀 주변의 플라즈마 디스크는 불멸화되었습니다. 블랙홀의 첫 번째 직접 이미지.
이 역사적인 이미지에서 은하 Messier 87 (M87)의 중심에 있는 초대질량 블랙홀이 지배하고 있습니다. 초대질량 블랙홀의 후기 이미지 에서 은하수그리고 아치* (Sgr A*) – 어두운 중앙 블랙홀을 둘러싸고 있는 플라즈마의 빛나는 주황색 고리입니다.
이 루프는 물질이 블랙홀로 빨려 들어갈 때 발생하며, 거대한 중력 효과는 가스를 가열하고 구성 원자에서 전자를 제거하는 난류와 폭력적인 조건을 만듭니다. 이것은 가스를 플라즈마, 전자없는 원자 또는 이온 및 전자의 바다로 바꿉니다. 이 플라즈마는 회전에 의해 발생하는 원심력의 외부 추력과 내부 중력에 의해 안정적인 강착원반을 형성합니다.
이 안정성은 때때로 중단되어 디스크의 물질이 블랙홀 표면으로 떨어지지만 과학자들은 불안정성이 어떻게 발생하는지 잘 알고 있습니다. 이것은 블랙홀이 어떤 물질을 축적하지 않고는 성장할 수 없기 때문에 블랙홀을 이해하는 데 중요합니다.
블랙홀의 45억배에 달하는 질량을 가진 M87과 같은 블랙홀은 과학자들이 재현하기 어렵다. 태양. 즉, 이 우주 거인의 환경을 가까이서 개인적으로 연구하기 위해 그들이 할 수 있는 최선은 그들을 도는 플라즈마를 재현하는 것입니다.
팀은 플라즈마 침지 실험(MAGPIE)을 위한 Machine’s Mega Ampere Generator를 사용하여 플라즈마를 회전시키고 강착 디스크의 정확한 반복을 생성했습니다. 이를 위해서는 8개의 플라즈마 제트가 가속되고 충돌하여 회전축을 만들어야 했습니다. 연구팀은 플라스마가 플룸의 내부 영역에서 더 빠르게 움직이고 있음을 발견했으며, 이는 강착 디스크의 중요한 특성이라고 생각합니다.
부착 원반의 더 나은 모델링을 허용하는 동안 실험은 주로 개념 증명일 뿐인데, 주로 MAGPIE가 짧은 플라즈마 펄스만 생성할 수 있기 때문에 팀의 관찰이 디스크의 전체 회전을 한 번 이상으로 제한하기 때문입니다. 더 긴 플라즈마 펄스로 실험을 반복하면 팀이 강착 디스크를 더 잘 특성화할 수 있습니다.
이러한 플라즈마 디스크에서 불안정성을 유발하는 제안된 메커니즘 중 하나는 마찰로 이어지는 자기장으로, 물질의 에너지 손실을 유발하여 블랙홀 표면에 축적됩니다. 실험실에서 더 긴 플라즈마 펄스는 자기장이 시스템에 도입되어 연구자들이 이 메커니즘을 테스트할 수 있도록 합니다.
“우리는 완전히 새로운 방식으로 이러한 강착 원반을 볼 수 있는 초기 단계에 있습니다. 여기에는 실험과 블랙홀 스냅샷이 포함됩니다. 이벤트 호라이즌 망원경Valenzuela Villasica가 말했습니다. “이를 통해 우리는 이론을 테스트하고 천문학적 관측과 일치하는지 확인할 수 있습니다.”
팀의 연구는 저널에 게재됩니다. 물리적 검토 편지.
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