Les trous noirs attirent par leur fantastique mystère : ce sont des sources d'énergie colossales et même des tunnels pour les vols interstellaires. Il faut donc les étudier en détail, et la modélisation est l'approche idéale pour ce faire. Des scientifiques de l'Imperial College London ont mis en place une expérience visant à modéliser les disques d'accrétion des trous noirs. Cela permettra de mieux comprendre l'alimentation électrique de ces objets et de réconcilier les observations astronomiques avec les expériences.
Tout d'abord, ce sont les disques d'accrétion autour des trous noirs qui nous permettent de les voir avec nos instruments. Il y a quatre ans, ce phénomène a été utilisé pour obtenir la première image directe d'un trou noir dans la galaxie Messier 87 (M87). L'anneau orange sur l'image est un disque de plasma surchauffé autour du trou noir, coloré par ordinateur. Il s'agit d'une formation relativement stable. Des substances tombent sur le trou noir et sont vaporisées dans le processus, se transformant en plasma.
Les électrons se détachent des atomes et les atomes deviennent des ions. Tout cela tourne à très grande vitesse autour du trou noir jusqu'à ce qu'il tombe dedans. La force centrifuge, qui pousse les particules de matière vers l'extérieur, empêche que tout tombe en même temps. Ces processus sont généralement équilibrés et restent plus ou moins stables pendant des millions, voire des milliards d'années. Il n'en reste pas moins que de la matière tombe dans le trou noir et qu'il s'en nourrit. Les scientifiques ne savent pas comment cela se produit en détail - la théorie et les modèles existants du processus sont très approximatifs. L'expérience nous a aidés et continuera à nous aider à comprendre les nuances du processus d'alimentation des trous noirs, ce qui est important pour comprendre la physique de ces phénomènes.
L'expérience a été réalisée au Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE). Cet appareil génère des impulsions de courant d'une intensité énorme - jusqu'à 1,8 million d'A. Un courant d'une telle intensité ionise la substance de travail et la transforme en plasma. En revanche, les impulsions de courant sont très courtes et ne permettent pas d'effectuer des observations à long terme. Les capacités de l'installation n'étaient suffisantes que pour une rotation complète du modèle de disque d'accrétion, ce qui n'est pas suffisant pour obtenir une image complète de la dynamique du plasma dans le disque.
Mais cela a suffi pour comprendre que le modèle fonctionne et qu'il reflète généralement la physique des processus plasmatiques dans le disque d'accrétion d'un véritable trou noir. Ainsi, le plasma situé plus près du centre tourne plus vite que celui situé à la périphérie du disque d'accrétion, ce qui est conforme aux observations astronomiques des trous noirs. Les scientifiques espèrent pouvoir augmenter la durée de l'impulsion et faire fonctionner le modèle plus longtemps, ce qui permettra de faire avancer l'étude des trous noirs.
2023-05-22 06:55:05
Auteur: Vitalii Babkin