- Vědci „vyrobili“ miniaturní černou díru.
- V laboratoři se jim podařilo simulovat výtrysky energetických částic.
Experiment využívající svazky protonů ke zkoumání interakce plazmatu a magnetického pole možná právě vyřešil záhadu, jak kvasary a jiné aktivní supermasivní černé díry vypouštějí své relativistické výtrysky.
Nepřehlédněte: Astronomové zaznamenali ve vesmíru extrémně jasný záblesk Finch. Nedokážou si ho vysvětlit
Vědci vytvořili „černou díru“
Představme si, jak to vypadá v srdci kvasaru. Supermasivní černá díra, jejíž hmotnost je miliardkrát větší než hmotnost našeho Slunce, nenasytně požírá hmotu, která do jejího chřtánu proudí z ultražhavého akrečního disku. Tato nabitá hmota je gravitačně vtahována do okolí černé díry – ne všechno plazma, které je tvořeno ionizovanými nebo zelektrizovanými atomy zbavenými elektronů, je však černou dírou pohlceno. Černá díra si totiž ukousne víc, než dokáže sežvýkat, a část plazmatu je vyplivnuta ve formě proudů kolimovaných silným magnetickým polem černé díry dříve, než se plazma dostane do blízkosti horizontu událostí, což je bod, odkud není návratu.
Tyto výtrysky (jety) se obvykle táhnou tisíce světelných let do vesmíru. O procesech, které se odehrávají v základně jetu, však vědci mají jen minimum informací. Odpověď na tuto otázku možná nabízí studie výzkumníků z Princetonské laboratoře fyziky plazmatu (PPPL) v New Jersey, kterým se podařilo vyvinout modifikaci techniky měření plazmatu nazývané protonová radiografie.
Ve studii popisují, jak v rámci svého experimentu nejprve vytvořili plazma o vysoké hustotě energie tím, že na plastový terč vystřelili pulzní laserový paprsek o síle 20 joulů. Poté pomocí výkonných laserů podnítili jadernou fúzi v palivové kapsli naplněné deuteriem a heliem-3. „Při fúzních reakcích se následně uvolnily záblesky protonů a rentgenového záření,“ píše server Live Science.
Tyto protony a rentgenové záření pak procházely niklovou síťkou vyplněnou malými otvory. Představte si tuto síťku jako cedník na těstoviny; protony se díky ní roztřídí do mnoha paprsků, díky kterým lze měřit, jak expandující plazmatický svazek interaguje s magnetickým polem na pozadí. Rentgenový záblesk pak funguje jako kontrola – protože rentgenové paprsky procházejí čistě mřížkou a magnetickým polem, poskytují nezkreslený obraz plazmatu pro srovnání s měřeními protonového paprsku.
Výtrysky energetických částic
„Náš experiment byl jedinečný, protože jsme mohli přímo sledovat změny magnetického pole v čase,“ uvedl hlavní autor studie Will Fox. „Když jsme provedli experiment a analyzovali data, zjistili jsme, že máme něco velkého,“ doplňuje vědkyně Sophia Malko. Rayleighovy-Taylorovy nestability, vznikající při interakci plazmatu a magnetických polí, nebyly dosud nikdy přímo pozorovány. Nová studie však potvrdila, že k této nestabilitě dochází při setkání expandujícího plazmatu s magnetickým polem.
Podle vědců experiment naznačuje, že jety mohou za svůj vznik děkovat právě takové reakci magnetických polí na expandující plazma. Pokud jsou výsledkem toho, co se děje v okolí aktivních černých děr, znamenalo by to, že v akrečním disku černé díry se podmínky stanou natolik intenzivními, že plazma v disku je schopno tlačit na těsně sevřené magnetické siločáry, které se pak mohou odlomit a zatlačit plazma do úzkého sloupce, který ho vystřelí od černé díry do vesmíru. Pokud je výše napsané pravda, mohlo by jít o zásadní objev, který vědcům pomůže lépe pochopit fungování aktivních černých děr.
Zdroj náhledové fotografie: Kyraxys / Pixabay, zdroj: Live Science