Wissenschaftler des Imperial College London haben im Labor eine rotierende Plasmascheibe hergestellt. Es handelte sich um eine Simulation der Akkretionsscheiben, die es in der Umgebung gibt Schwarze Löcher und Sterne bilden. Das Experiment modelliert genauer, was in diesen Scheiben passiert, und könnte Forschern möglicherweise dabei helfen, herauszufinden, wie Schwarze Löcher wachsen und wie kollabierende Materie Sterne bildet.
Wenn sich Materie einem Schwarzen Loch nähert, erwärmt sie sich und beginnt sich zu drehen, wodurch eine Struktur namens entsteht Akkretionsscheibe. Durch die Rotation entsteht eine Zentrifugalkraft, die das Plasma nach außen drückt, was durch die Schwerkraft des Schwarzen Lochs ausgeglichen wird, die es nach innen zieht.
Diese leuchtenden Ringe warfen einige Fragen auf. Wie wächst beispielsweise ein Schwarzes Loch, wenn kein Material hineinfällt, sondern bedingt in der Umlaufbahn bleibt? Die führende Theorie besagt, dass die Instabilität der Magnetfelder im Plasma Reibung verursacht, wodurch es Energie verliert und in ein Schwarzes Loch fällt.
Die Hauptmethode, diese Theorie zu testen, bestand darin, flüssige Metalle zu verwenden, die gedreht werden konnten, und dann zu beobachten, was unter dem Einfluss von Magnetfeldern geschah. Da die Metalle jedoch in den Röhren enthalten sein müssen, spiegeln sie das Plasma nicht wirklich wider. Deshalb verwendeten Wissenschaftler des Imperial College eine Maschine namens Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments (MAGPIE), um das Plasma in Schwung zu bringen und die Akkretionsscheibe genauer nachzubilden.
„Das Verständnis des Verhaltens von Akkretionsscheiben wird uns nicht nur helfen zu verstehen, wie Schwarze Löcher wachsen, sondern auch, wie Gaswolken kollabieren und Sterne bilden, und sogar, wie wir unsere eigenen Sterne erschaffen könnten, indem wir die Stabilität von Plasma in Fusionsexperimenten verstehen“, - Sie sprechen Wissenschaftler
Das Team nutzte die MAGPIE-Anlage, um acht Plasmastrahlen zu beschleunigen und sie zu einer rotierenden Säule kollidieren zu lassen. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sich der Spiralring umso schneller bewegt, je näher er an der Mitte liegt, was ein wichtiges Merkmal von Akkretionsscheiben ist.
MAGPIE erzeugt kurze Plasmapulse, was bedeutet, dass nur eine Umdrehung der Scheibe möglich ist. Dieses Proof-of-Concept-Experiment zeigt jedoch, wie mit längeren Pulsen die Anzahl der Umdrehungen erhöht werden kann, um die Eigenschaften der Scheibe besser beschreiben zu können. Sollte das Experiment länger dauern, wäre es auch möglich, Magnetfelder anzulegen und deren Wirkung auf die Reibung zu überprüfen.
„Wir fangen gerade erst an, diese Akkretionsscheiben auf völlig neue Weise zu untersuchen, einschließlich unserer Experimente und Bilder von Schwarzen Löchern mit dem Event Horizon Telescope.“ Dadurch können wir unsere Theorien testen und sehen, ob sie mit astronomischen Beobachtungen übereinstimmen“, sagten die Wissenschaftler, die an dem Experiment gearbeitet haben.
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