Bilde: Randy Montoya/Sandia
Bør du finne deg selv inne i et sort hull, vil du dø. Skulle du befinne deg i nærheten av et sort hull, du vil også dø. Bortsett fra det faktum at disse massive, lys-fangst monstre er umulig å nå på menneskelig tidsperioder, det er rett og slett ikke mange måter å måle plasma rundt dem uten å dø eller å ødelegge eksperimentet. Forskere har å gjøre på grunn av gjenskape noen av funksjonene i laboratoriet.
Men et slikt forsøk i New Mexico har gitt noen teori-busting resultater. Forskerne brukte Sandia Z eksperiment ved Sandia National Lab for å skape en plasma, en gass med en elektrisk ladning, lik en plasma-rundt sorte hull, ved hjelp av de mest effektive laboratorium stråling kilde på Jorden. Men teorier for plasma rundt aktiv galaktiske kjerner, lyse, energisk, jet-spyr svart hull i midten av noen galakser, ikke samsvarer med egenskapene til plasma observert i laboratoriet. Dette kan potensielt endre forskernes forståelse av arten av ting rundt sorte hull.
“Slik benchmarking-modeller” som de som produseres i Sandia Z “kan deretter å avgrense den aktive galaktiske kjerner observasjon tolkninger,” forfatterne skriver i studien, som ble publisert denne måneden i Physical Review Letters.
Fra hva forskere har samlet inn, er disse utrolig lyst aktiv galaktiske kjerner er omgitt av varm plasma fra objekter som rives i stykker av utrolig høy alvoret i det sorte hullet. Disse plasmaer bli photoionized, som betyr lys partikler gi atomer en elektrisk ladning via ulike prosesser. I dag, teleskoper måle plasmaer ved å ta opp spesifikke bølgelengder av lys i x-ray-spektra. Forskere kan bruke disse dataene til å måle disse kildene’ lysstyrke, hjelpe antar masse og spinn av det sorte hullet, og måle hva slags ting de accretion disk, dratt opp disken av plasma i bane rundt det sorte hullet, er laget fra.
Forskerne ved Sandia Z på nytt denne plasma ved sprengning silisium med pulser av ekstremt high-energy x-stråler; hver puls som har omtrent samme mengde energi som kjører en av disse elektriske ovner for 20 minutter eller så. Forskerne så målte utslipp spekter av plasmaer, som er tilsvarende måling i high school kjemi hvor du prøve å finne en gass ved å se på dens spektral linjer (bortsett fra at du ikke kan se x-stråler med øynene).
Astronomene har i lang tid lagt merke til at noen spektral linjer synes å være fraværende fra sorte hull, og en teori om at visse elementer kan fortsatt eksistere uten å vise seg, forklarte Lynn Matthews, Forsker ved MIT Høystakk Observatory ikke er involvert i studien i en e-post. “Disse nye lab-data tyder på at denne forklaringen ikke fungerer, og at tilstedeværelsen av et gitt element som skal bli åpenbart i spektrum hvis det er det,” sa hun. Og det er viktig. “En implikasjon er at egenskapene til sort hull accretion-disker (tetthet, sammensetning, størrelse, etc.) kan være litt annerledes enn astronomer tidligere antatt.”
Som for hva det betyr for fremtiden astronomi observasjoner og forskernes forståelse av sorte hull, “Dette arbeidet… viser at en forutsetning som har gått inn i vår atom-modeller er viktigere feil,” Jack Steiner, en Einstein postdoktorstipendiat ved MIT ikke er involvert i studien fortalte Gizmodo en e-post. Det har store implikasjoner. Men han pekte også begrensninger—tross alt, disse er ikke virkelig svart hull å produsere plasma. Det sorte hullet er bestemt kombinasjon av x-stråler kan også endre resultatet.
Men Steiner, Matthews og andre var enige om viktigheten av resultatet. Javier Garvia ved Caltech fortalte Gizmodo i en e-post: “Det er virkelig bemerkelsesverdig at i et laboratorium på Jorden i plasma opasiteter, Sandia Z-gruppen kobler seg til, og å kaste lys på plasma prosesser både i Solen og i accretion disker rundt sorte hull.”
[PRL]