Schwarze Löcher locken mit ihrem fantastischen Geheimnis - sie sind kolossale Energiequellen und sogar Tunnel für interstellare Flüge. Das muss im Detail untersucht werden, und die Modellierung ist dafür der richtige Ansatz. Wissenschaftler des Imperial College London haben ein Experiment aufgebaut, um die Akkretionsscheiben von Schwarzen Löchern zu modellieren. Dies wird dazu beitragen, die Energieversorgung dieser Objekte zu verstehen und astronomische Beobachtungen mit Experimenten in Einklang zu bringen.
Die Akkretionsscheiben um Schwarze Löcher sind es, die es uns ermöglichen, sie mit unseren Instrumenten zu sehen. Vor vier Jahren wurde dieses Phänomen genutzt, um das erste direkte Bild eines schwarzen Lochs in der Galaxie Messier 87 (M87) zu erhalten. Der orangefarbene Ring auf dem Bild ist eine computergefärbte Scheibe aus überhitztem Plasma um das Schwarze Loch. Dies ist eine relativ stabile Formation. Materie fällt auf das Schwarze Loch und wird dabei verdampft und in Plasma umgewandelt.
Elektronen werden von den Atomen abgelöst, und Atome werden zu Ionen. Und all das kreist mit enormer Geschwindigkeit um das Schwarze Loch, bis es in dieses hineinfällt. Die Zentrifugalkraft, die die Materieteilchen nach außen drückt, verhindert, dass alles auf einmal hineinfällt. Diese Prozesse sind im Allgemeinen ausgeglichen und bleiben über Millionen oder sogar Milliarden von Jahren mehr oder weniger stabil. Dennoch fällt Materie in das Schwarze Loch, und es ernährt sich von ihr. Die Wissenschaftler wissen nicht, wie dies im Einzelnen geschieht - die Theorie und die bestehenden Modelle des Prozesses sind sehr grob. Das Experiment hat dazu beigetragen und wird auch weiterhin dazu beitragen, die Nuancen des Fütterungsprozesses des Schwarzen Lochs zu verstehen, was für das Verständnis der Physik dieser Phänomene wichtig ist.
Das Experiment wurde am Mega-Ampere-Generator für Plasma-Implosions-Experimente (MAGPIE) durchgeführt. Dieses Gerät erzeugt Pulse von enormer Stromstärke - bis zu 1,8 Millionen A. Ein Strom dieser Stärke ionisiert die Arbeitssubstanz und verwandelt sie in Plasma. Der Nachteil ist, dass die Stromimpulse sehr kurz sind und keine Langzeitbeobachtungen ermöglichen. Die Möglichkeiten der Anlage reichten nur für eine vollständige Umdrehung des Modells der Akkretionsscheibe, was nicht ausreicht, um ein vollständiges Bild der Plasmadynamik in der Scheibe zu erhalten.
Aber selbst dies reichte aus, um zu verstehen, dass das Modell funktioniert und im Allgemeinen die Physik der Plasmaprozesse in der Akkretionsscheibe eines echten Schwarzen Lochs widerspiegelt. Beispielsweise rotierte das Plasma in der Nähe des Zentrums schneller als an der Peripherie der Akkretionsscheibe, was mit astronomischen Beobachtungen von Schwarzen Löchern übereinstimmt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie die Pulsdauer erhöhen und das Modell länger laufen lassen können, was die Erforschung Schwarzer Löcher einen Schritt weiterbringen wird.
2023-05-22 06:55:05
Autor: Vitalii Babkin