Gli scienziati hanno coltivato sulla Terra, l’ambiente circostante di un buco nero, creando un disco rotante di plasma in laboratorio. L’anello di gas surriscaldato, imita la materia che ruota attorno al bordo dei buchi neri formando i cosi detti “dischi di accrescimento” che alimentano gradualmente i buchi neri.
L’esperimento condotto dai ricercatori dell’Imperial College di Londra potrebbe aiutare molto gli scienziati. In primis rispondere alla domanda su come i buchi neri crescono consumando la materia che li circonda. Il risultato di questo esperimento il laboratorio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters (rif.)
Il disco di accrescimento
I dischi di plasma sono stati immortalati quando l’Event Horizon Telescope (EHT) ha catturato la prima immagine diretta di un buco nero. Nelle storica immagine del buco nero supermassiccio nel cuore della galassia Messier 87 (M87) e nell’immagine del supermassiccio della Via Lattea, Sagittarius A*, l’anello di plasma che circonda l’oscuro buco nero centrale è un arancione brillante.
L’anello si crea quando la materia viene attratta da un buco nero. L’immensa influenza gravitazionale crea condizioni turbolente e violente, riscaldando il gas e strappando gli elettroni dagli atomi. Questo trasforma il gas in plasma, un mare di atomi senza elettroni. Il plasma forma un disco di accrescimento tenuto fermo dalla spinta verso l’esterno della forza centrifuga dalla rotazione e dalla forza di gravità verso l’interno.
La stabilità occasionalmente interrotta, causa la caduta di materiale dal disco sulla superficie del buco nero e gli scienziati sono sicuri di come si verifichino le instabilità. Questo è importante per la nostra comprensione dei buchi neri in quanto non possono crescere senza che si accumuli del materiale.
Il buco nero in lab
Gli scienziati difficilmente possono ricreare un buco nero come quello di M87, che ha una massa 4,5 miliardi di volte quella del Sole. Ma per studiare gli ambienti di questi titani cosmici, l’unica possibilità che abbiamo è ricreare in laboratorio il plasma che li circonda.
Per generare il buco nero in laboratorio il team ha utilizzato il Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments machine (MAGPIE) per far girare il plasma e creare una replica accurata dei dischi di accrescimento. Ciò ha richiesto l’accelerazione di otto getti di plasma e la loro collisione per creare una colonna rotante. Gli scienziati hanno scoperto che il plasma si muove più rapidamente nelle regioni interne della colonna. Si ritiene che questo aspetto sia una caratteristica fondamentale dei dischi di accrescimento.
Nonostante consenta una migliore modellazione dei dischi di accrescimento, l’esperimento è solo una prova del concetto. Principalmente perché MAGPIE può generare solo brevi impulsi di plasma, limitando le osservazioni del team a non più di una rotazione completa del disco. La ripetizione dell’esperimento con impulsi di plasma più lunghi dovrebbe consentire al team di caratterizzare meglio i dischi di accrescimento.
Il ruolo dei campi magnetici
Uno dei probabili meccanismi che causano instabilità in questi dischi di plasma sono i campi magnetici. Questi ultimi danno origine all’attrito che provoca una perdita di energia nella materia che si traduce in un accrescimento sulla superficie dei buchi neri. Impulsi di plasma più lunghi in laboratorio consentirebbero anche l’introduzione di campi magnetici nel sistema, consentendo ai ricercatori di testare questo meccanismo.
“Siamo solo all’inizio della possibilità di osservare questi dischi di accrescimento in modi completamente nuovi. che includono i nostri esperimenti e le istantanee dei buchi neri con l’Event Horizon Telescope” ha affermato Valenzuela-Villaseca. “Questi ci permetteranno di testare le nostre teorie e vedere se corrispondono alle osservazioni astronomiche”.
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