Dnes jsem po nějaké době zase nakoukl na webové stránky Live Science. Zaujal mě poměrně krátký článek o tom, že se vědců podařilo v laboratoři vygenerovat napodobeninu akrečního disku, který rotuje okolo černé díry. Vytváří se nicméně i kolem jiných velmi hmotných těles. Vědce však zajímal hlavně akreční disk kolem černé díry, aby mohli objasnit, jak černé díry rostou. V úvodu článku provedu krátkou rekapitulaci, co jsou to černé díry, a pak přidám částečně poupravené výňatky z onoho článku.
Lucifer
Černé díry jsou jedním z nejzáhadnějších objektů vesmíru. Je to tak hmotný objekt, že jeho gravitační pole znemožňuje únik částic i elektromagnetického záření z jeho nitra. Prostě co spadne do černé díry, tj. zmizí za horizontem událostí, už se nemůže nikdy vrátit. Alespoň tak se o tom původně uvažovalo. Ke slovu se však přihlásila kvantová fyzika, z níž vyplynulo, že se černá díra může jakýmsi způsobem vypařovat.
S touto myšlenkou přišel Stephen Hawking. Dokázal, že se celková plocha horizontu událostí jakékoli skupiny černých děr nikdy nezmenší. V roce 1975 aplikoval Hawking kvantovou teorii pole na zakřivený prostoročas okolo horizontu událostí a objevil, že černé díry mohou vyzařovat tepelné záření, známé jako Hawkingovo záření, které nenese žádnou informaci informaci o vnitřku černé díry. 21. června 2004 Stephen Hawking, v rozporu se svými předchozími zjištěními, prezentoval nový argument, že černé díry přece jen emitují informaci o tom, co pohlcují.
Astrofyzikové se domnívají, že ve středu každé dostatečně vyvinuté galaxie existuje masivní černá díra. To se týká i Mléčné dráhy. Představa, že v centru galaxie je jakási výpusť, v níž zmizí každá hmota, která do ni spadne (Hawkingovo záření je jenom zanedbatelný efekt), je poněkud zneklidňující. Co se s tou hmotou děje. Hmota nemůže jen tak zaniknout. Buď se hromadí v černé díře, nebo uniká nějakým způsobem do jiných vesmírů? Těžko říct. Fantazii se meze nekladou.
Faktem nicméně je, že pokud se hmota v černé díře akumuluje a Hawkingovo záření to nemůže kompenzovat, hmotnost černé díry musí neustále narůstat. Až tak, že za nějakou miliardu let může černá díra pozřít celou svou mateřskou galaxii. Něco jako odpadkový koš. Co se bude dít pak. To berte jako úlet mé těžko ovladatelné fantazie.
O černých dírách formulují astrofyzici různé hypotézy. Jedná se však vždy o jakési matematicky podložené modely, které nelze experimentálně jednoznačně ověřit. Vzdálená budoucnost možná ukáže, že všechno může být jinak.
A teď citace ze zmíněného článku:
Vědci vytvořili přehřáté prstence plazmatu, které napodobují zářící akreční disky, jež rotují kolem černých děr neuvěřitelnou rychlostí. Laboratorní experimenty by mohly objasnit, jak černé díry rostou.
Akreční disk je prstenec přehřátého plazmatu nebo ionizovaného plynu, který se otáčí kolem horizontu událostí černé díry, hranice, za kterou nemůže uniknout nic, ani světlo. Superrychlá rotace prstence vytváří odstředivou sílu, která tlačí plazma ven, působí proti gravitaci černé díry a udržuje plazma na stabilní dráze. Plazma se skládá z hmoty, která je přitahována k hranici černé díry a poté je přehřáta její intenzivní gravitační silou.
Jediným přímým pozorováním akrečního disku je rozmazané halo oranžového světla vyfotografované kolem M87*, černé díry velikosti sluneční soustavy v srdci galaxie Messier 87. Vědci z Imperial College London však nyní jeden takový vytvořili pomocí univerzitního přístroje MAGPIE (Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments).
MAGPIE vytvořil umělé prstence urychlením osmi samostatných plazmových proudů a jejich srážkou do centrálního rotujícího sloupce, v němž plazma blíže středu rotuje rychleji než plazma na jeho okraji, podobně jako v akrečním disku, napsali vědci ve svém prohlášení. Rotující hmoty trvaly pouze jednu plnou rotaci, která trvá přibližně 150 nanosekund (150 miliardtin sekundy). Výzkumníci však doufají, že se jim podaří prodloužit dobu trvání pulzů, což jim umožní sledovat, jak disky rostou během více otáček.
Budoucí experimenty s trvalými plazmovými prstenci by mohly zodpovědět jednu z největších otázek týkajících se akrečních disků: Jak černé díry rostou, pokud akreční disky zůstávají na stabilních oběžných drahách kolem horizontů událostí? Dosavadní teorie praví, že nestabilita magnetických polí v plazmatu způsobuje tření, což způsobuje, že ztrácí energii a padá do černé díry. Pochopení toho, jak se chovají akreční disky, nám pomůže odhalit nejen to, jak rostou černé díry, ale také to, jak se mračna plynu hroutí a vytvářejí hvězdy.
Laboratorní napodobeniny akrečních disků by také mohly poskytnout referenční bod pro výzkumníky analyzující data o černých dírách shromážděná pomocí Event Horizon Telescope, globální soustavy osmi velkých rádiových antén určených ke studiu supermasivních černých děr v Mléčné dráze a sousedních galaxiích.
Zdroj: Scientists grow swirling 'black hole rings' in the lab for the 1st time, Live Science
20.05.2023, 12:26:37 Publikoval Luciferkomentářů: 0