Загадку вирішено: фізики створили в лабораторії струмінь плазми величезної чорної діри

Науковці з Принстонської лабораторії фізики плазми (США) під час експерименту з вивчення процесу взаємодії плазми та магнітних полів, змогли вирішити загадку того, як активні надмасивні чорні діри випускають свої релятивістські струмені з плазми. Результати дослідження опубліковані в журналі Physical Review Research, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Надмасивні чорні діри є в центрах більшості галактик. Такі чорні діри мають масу, яка в мільйони і навіть мільярди разів більша за масу Сонця. Вони активно поглинають матерію з навколишнього дуже гарячого акреційного диска. Заряджена матерія, яка потрапляє в чорну діру, називається плазмою, але не всю її поглинає чорна діра. Частина іонізованої плазми, що складається з атомів, позбавлених електронів, виходить назовні у вигляді релятивістських струменів.

Такі струмені можуть простягатися на тисячі світлових років у космос і виходити за межі галактики, у центрі якої вони виникли. Але пояснити фізику, яка відбувається біля основи струменів, де вони формуються, вчені поки що точно не можуть.

Одне з можливих пояснень отримали фізики, які змогли розробити модифікацію методу вимірювання плазми під назвою протонна радіографія.

Під час експерименту вчені створили плазму з високою щільністю енергії. Потім фізики використовували потужні лазери для створення ядерного синтезу в капсулі, заповненій дейтерієм і гелієм-3. Реакції синтезу вивільняли спалахи протонів і рентгенівських променів.

Протони і рентгенівські промені потім проходили через нікелеву сітку, заповнену крихітними отворами. У результаті вчені змогли виміряти, як плазмовий шлейф, що розширюється, взаємодіє з фоновим магнітним полем.

За словами вчених, вони змогли безпосередньо спостерігати, як взаємодіє плазма і магнітні поля. Виявилося, що під тиском плазми магнітні поля згинаються назовні, а плазма переміщається проти ліній магнітного поля. У міру зменшення енергії плазми лінії магнітного поля змогли повернутися у вихідне положення. Це призвело до того, що плазма стиснулася в прямий потік, який мало чим відрізняється від релятивістського струменя надмасивної чорної діри.

Фізики вперше спостерігали магнітну нестійкість Релея — Тейлора, яка має виникати через взаємодію плазми і магнітних полів. Експеримент допоміг підтвердити, що ця нестійкість виникає, коли плазма, що розширюється, зустрічається з магнітними полями. Експеримент учених також показав, що створення релятивістських струменів чорних дір може відбуватися через подібну реакцію магнітних полів на плазму, що розширюється.

Фізики вважають, що в аккреційному диску чорної діри умови стають настільки інтенсивними, що плазма здатна тиснути на щільно упаковані лінії магнітного поля, які потім можуть різко відскочити і виштовхнути плазму у вигляді вузького прямого струменя. Якщо це насправді так, то це відкриття стає величезним кроком вперед у розумінні роботи активних надмасивних чорних дір.

Як уже писав Фокус, у зонда, що летить вивчати Меркурій, виникли проблеми. Космічний апарат BepiColombo мав вийти на орбіту навколо Меркурія в грудні 2025 року, але через проблеми з двигунами, зонд це зробить тільки через рік.

Також Фокус писав про те, що у вересні відбудеться унікальне зближення астероїда розміром понад 200 метрів з нашою планетою. Цей астероїд виявили раніше 2024 року і тепер у вчених буде шанс детально його вивчити.