在实验室中重建的黑洞周围的吸积盘

帝国理工学院的研究人员在实验室中创造了一个等离子体旋转盘，模仿黑洞周围发现的圆盘并形成恒星。

该实验更准确地模拟了这些等离子盘中发生的事情，这可以帮助研究人员发现黑洞如何生长以及坍缩的物质如何形成恒星。

当物质接近黑洞时，它会升温，变成等离子体——由带电离子和自由电子组成的第四种物质状态。它也开始旋转，在一个称为吸积盘的结构中。旋转引起离心力将等离子体向外推，这被黑洞的引力拉入平衡。

这些炽热的轨道等离子体环带来了一个问题——如果物质被困在轨道上而不是落入黑洞中，黑洞是如何生长的?主要理论是等离子体中磁场的不稳定性会导致摩擦，导致其失去能量并落入黑洞。

测试这一点的主要方法是使用可以旋转的液态金属，并观察施加磁场时会发生什么。然而，由于金属必须包含在管道中，因此它们不是自由流动等离子体的真实代表。

现在，帝国理工学院的研究人员已经使用他们的等离子体内爆实验机(MAGPIE)以更准确地表示吸积盘的方式旋转等离子体。实验细节发表在12月<>日的《物理评论快报》杂志上。

加速等离子体

第一作者Vicente Valenzuela-Villaseca博士在帝国理工学院物理系攻读博士学位期间完成了这项研究。他说：“了解吸积盘的行为不仅有助于我们揭示黑洞如何生长，还有助于揭示气体云如何坍缩形成恒星，甚至我们如何通过了解聚变实验中等离子体的稳定性来更好地创造自己的恒星。

该团队使用喜鹊机加速了八个等离子射流并将它们碰撞，形成了一个旋转柱。他们发现，离旋转环内部越近，移动得越快，这是宇宙吸积盘的一个重要特征。

喜鹊产生等离子体的短脉冲，这意味着圆盘只能旋转一次左右。然而，这个概念验证实验显示了如何通过更长的脉冲增加旋转次数，从而更好地表征磁盘的特性。更长的实验运行时间也将允许施加磁场，以测试它们对系统摩擦的影响。

Valenzuela-Villaseca博士说：“我们刚刚开始能够以全新的方式观察这些吸积盘，其中包括我们的实验和事件视界望远镜的黑洞快照。这些将使我们能够测试我们的理论，看看它们是否与天文观测相匹配。

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