Les scientifiques ont apporté l’environnement immédiat d’un trou noir sur Terre en créant un disque de plasma en rotation en laboratoire.
Cet anneau de gaz surchauffés simule la matière tourbillonnant autour du bord des trous noirs dans ce qu’on appelle des « disques d’accrétion » qui alimentent progressivement en matière les trous noirs.
L’expérience, menée par des chercheurs de l’Imperial College de Londres, pourrait aider les scientifiques à répondre à la question de savoir comment les trous noirs se développent en consommant la matière qui les entoure.
« Comprendre le fonctionnement des disques d’accrétion nous aidera non seulement à révéler comment les trous noirs se développent, mais aussi comment les nuages de gaz s’effondrent pour se former. » étoilesEt même comment nous pouvons mieux créer nos propres étoiles en comprenant la stabilité du plasma dans les expériences de fusion », explique Vicente Valenzuela Villasica, auteur principal et chercheur postdoctoral à l’Université de Princeton. a-t-il déclaré dans un communiqué.
à propos de: Trous noirs dans l’univers (photos)
Les disques de plasma autour des trous noirs ont été immortalisés lorsque le télescope Event Horizon (EHT) a capturé La première image directe d’un trou noir.
Dans cette image historique, le trou noir supermassif au cœur de la galaxie Messier 87 (M87) domine – et dans Image ultérieure du trou noir supermassif dans le Voie LactéeEt arquer un* (Sgr A*) – est un anneau orange brillant de plasma entourant le trou noir central sombre.
Cette boucle se produit lorsque la matière est attirée dans un trou noir et que l’effet gravitationnel massif crée des conditions turbulentes et violentes, chauffant le gaz et éliminant les électrons de ses atomes constitutifs. Cela transforme le gaz en un plasma, une mer d’atomes sans électrons, ou d’ions, et d’électrons. Ce plasma forme un disque d’accrétion stable par la poussée vers l’extérieur de la force centrifuge générée par sa rotation et la force gravitationnelle vers l’intérieur.
Cette stabilité est parfois interrompue, provoquant la chute de matériaux du disque à la surface du trou noir, mais les scientifiques sont à peu près sûrs de la manière dont l’instabilité se produit. Ceci est important pour notre compréhension des trous noirs car ils ne peuvent pas se développer sans accréter de la matière.
Il est difficile pour les scientifiques de recréer un trou noir comme M87, qui a une masse de 4,5 milliards de fois la masse d’un trou noir le soleil. Cela signifie que le mieux qu’ils puissent faire pour étudier de près les environnements de ces géants cosmiques est de recréer le plasma qui les orbite.
L’équipe a utilisé le générateur de mégaampères de la machine pour les expériences d’immersion dans le plasma (MAGPIE) pour faire tourner le plasma et créer une répétition exacte des disques d’accrétion. Cela a nécessité l’accélération et la collision de huit jets de plasma pour créer un arbre en rotation. L’équipe a découvert que le plasma se déplaçait plus rapidement dans les régions internes du panache, ce qui, selon eux, est une propriété importante des disques d’accrétion.
Tout en permettant une meilleure modélisation des disques d’accrétion, l’expérience n’est qu’une preuve de concept, principalement parce que MAGPIE ne peut générer que de courtes impulsions de plasma, ce qui limite les observations de l’équipe à plus d’une rotation complète du disque. Répéter l’expérience avec des impulsions plasma plus longues devrait permettre à l’équipe de mieux caractériser les disques d’accrétion.
L’un des mécanismes proposés qui provoquent l’instabilité de ces disques à plasma sont les champs magnétiques qui entraînent des frottements qui provoquent une perte d’énergie dans la matière, la faisant s’accumuler à la surface des trous noirs. Des impulsions de plasma plus longues en laboratoire permettraient également d’introduire des champs magnétiques dans le système, permettant aux chercheurs de tester ce mécanisme.
« Nous sommes encore au début de pouvoir regarder ces disques d’accrétion d’une manière entièrement nouvelle, ce qui inclut nos expériences et des instantanés de trous noirs en utilisant Télescope d’horizon d’événementdit Valenzuela Villasica. « Cela nous permettra de tester nos théories et de voir si elles correspondent aux observations astronomiques. »
Les recherches de l’équipe sont publiées dans la revue Lettres d’examen physique.
