Los científicos han traído los alrededores de un agujero negro a la Tierra creando un disco giratorio de plasma en el laboratorio.
Este anillo de gas sobrecalentado imita la materia que se mueve alrededor del borde de los agujeros negros en los llamados «discos de acreción» que alimentan gradualmente la materia a 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 se comportan los discos de acreción no solo nos ayudará a revelar cómo crecen los agujeros negros, sino también cómo se forman las nubes de gas que colapsan». estrellase incluso cómo podríamos ser más capaces de crear nuestras propias estrellas al comprender la estabilidad del plasma en los experimentos de fusión”, Vicente Valenzuela Villaseca, autor principal de la investigación e investigador postdoctoral en la Universidad de Princeton. dijo en un comunicado.
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Los discos de plasma alrededor de los agujeros negros fueron inmortalizados cuando el Event Horizon Telescope (EHT) capturó el primera imagen directa de un agujero negro.
Predominante en esta imagen histórica del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia Messier 87 (M87), y en un siguiente imagen del agujero negro supermasivo En el vía Láctea, Sagitario un* (Sgr A*): es un anillo de plasma de color naranja brillante que rodea el agujero negro central oscuro.
Este anillo se produce cuando la materia es atraída por un agujero negro y su inmensa influencia gravitatoria crea condiciones turbulentas y violentas, calentando el gas y arrancando electrones de sus átomos constituyentes. Esto convierte el gas en plasma, un mar de átomos o iones sin electrones y electrones. Este plasma forma un disco de acreción que se mantiene en su lugar por la atracción hacia afuera de la fuerza centrífuga generada por su rotación y la fuerza de gravedad 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 no están seguros de cómo ocurren exactamente las inestabilidades. Esto es importante para nuestra comprensión de los agujeros negros, ya que no pueden crecer sin acumular material.
Los científicos difícilmente pueden recrear un agujero negro como el de M87, que tiene una masa 4.500 millones de veces mayor que la de el sol. Esto significa que lo mejor que pueden hacer para estudiar de cerca los entornos de estos titanes cósmicos es recrear el plasma que los rodea.
El equipo utilizó el generador de megaamperios para la máquina de experimentos de implosión de plasma (MAGPIE) para hacer girar el plasma y crear una réplica precisa de los discos de acreción. Esto requirió que ocho chorros de plasma fueran acelerados y colisionados para crear una columna giratoria. El equipo descubrió que el plasma se movía más rápido en las regiones internas de la columna, lo que se cree que es una característica 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 cortos de plasma, lo que limita las observaciones del equipo a no 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 sugeridos que causan inestabilidades en estos discos de plasma son los campos magnéticos que dan lugar a la fricción que provoca una pérdida de energía en la materia que da como resultado la acumulación 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.
“Solo estamos al comienzo de poder observar estos discos de acreción de formas completamente nuevas, que incluyen nuestros experimentos e instantáneas de agujeros negros con el Telescopio de horizonte de eventos«, dijo Valenzuela-Villaseca. ‘Estos nos permitirán probar nuestras teorías y ver si coinciden con las observaciones astronómicas’.
La investigación del equipo ha sido publicada en la revista Cartas de revisión física.
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