Billede: Randy Montoya/Sandia
Skulle du finde dig selv inde i et sort hul, vil du dø. Skulle du finde dig selv i nærheden af et sort hul, du også vil dø. Bortset fra det faktum, at disse massive, lys-fange monstre er umuligt at nå på menneskers tidsfrister, der er simpelthen ikke mange måder at måle plasma, der omgiver dem, uden at dø, eller at ødelægge eksperimentet. Forskere er nødt til at gøre som følge af at genskabe nogle af de funktioner i laboratoriet.
Men et sådant forsøg i New Mexico, har givet nogle teori-busting resultater. Forskere, der anvendes Sandia Z eksperiment på Sandia National Laboratoriet for at skabe et plasma er en gas med en elektrisk ladning, der svarer til den omgivende plasma-sorte huller, ved hjælp af de mest magtfulde laboratorium stråling kilde på Jorden. Men teorier af den omgivende plasma-aktive galaktiske kerner, den lyse, energisk, jet-spewing sorte huller i centrum af nogle galakser, ikke stemmer overens med de egenskaber af plasma, der er observeret i laboratoriet. Dette kan potentielt ændre forskernes forståelse af karakteren af sorte huller’ omgivelser.
“Sådan benchmarking modeller” som dem, der produceres på Sandia Z “kan så hjælpe med at forfine den aktive galaktiske kerner observation fortolkninger,” skriver forfatterne i undersøgelsen, som er offentliggjort i denne måned i Physical Review Letters.
Fra hvad forskere har indsamlet, er disse utroligt lysstærke aktive galaktiske kerner er omgivet af varm plasma fra de objekter, der blev sønderrevet af de utroligt høje alvoren af det sorte hul. Disse plasmaer blive photoionized, betyder lys partikler give atomer en elektrisk ladning via forskellige processer. På nuværende tidspunkt, teleskoper måle plasma ved optagelse af bestemte bølgelængder af lys i x-ray-spektre. Forskerne kan bruge disse data til at måle disse kilder ” lysstyrke, hjælpe gætte masse-og spin af det sorte hul og måle hvilken slags ting, det accretion disk, flået op disk af plasma, der kredser om det sorte hul, er lavet af.
Forskerne på Sandia Z genskabt denne plasma ved sprængning silicium med pulser af ekstremt høj-energi x-stråler, hver puls har nogenlunde den samme mængde energi, som kører en af disse elektriske varmeapparater til 20 minutter eller deromkring. Forskerne derefter målte emission spektre af plasmaer, som er magen til den måling du gøre det i gymnasiet, kemi, hvor du prøver at identificere en gas ved at se på dens spektrale linjer (medmindre du ikke kan se x-stråler med dine øjne).
Astronomer har i lang tid bemærket, at nogle spektrale linjer synes at være forsvundet fra sorte huller, og teoretiseret, at visse elementer, der stadig kan eksistere uden at vise sig, Lynn Matthews, Forsker ved MIT Haystack Observatory ikke involveret i undersøgelsen er forklaret i en e-mail. “Disse nye laboratorium data tyder på, at denne forklaring ikke virker, og at tilstedeværelsen af et givent element skal blive åbenbaret i det spektrum, hvis det er der,” sagde hun. Og det er vigtigt. “En konsekvens er, at de egenskaber sorte hul tilvækst diske (tæthed, sammensætning, størrelse, etc.) kan være noget anderledes end astronomer hidtil har antaget.”
Hvad dette betyder, at fremtidige astronomiske observationer og forskernes forståelse af sorte huller, “Dette arbejde… viser, at en forudsætning, der er gået ind i vores atom-modeller, der er vigtigere er behæftet med fejl,” Jack Steiner, en Einstein-Postdoc-Stipendiat ved MIT ikke involveret i undersøgelsen fortalte Gizmodo i en e-mail. Der har vigtige konsekvenser. Men han påpegede også begrænsninger—efter alle disse er ikke rigtig at sorte huller, der producerer plasma. Det sorte hul er bestemt kombination af x-stråler vil også kunne ændre resultatet.
Men Steiner, Matthews, og andre var enige om vigtigheden af resultatet. Javier Garcia ved Caltech fortalte Gizmodo i en mail: “Det er virkelig bemærkelsesværdigt, at der i et laboratorium på Jorden i plasma uklarheder, Sandia Z-gruppen er tilslutning og kaste lys på plasma-processer i både Sol og i tilvækst diske omkring sorte huller.”
[PRL]