Астрогалактика

В лаборатории создали окрестности черной дыры

Физики смоделировали в лаборатории окрестности черной дыры. Для того чтобы проследить процессы, протекающие вблизи этих экзотических объектов, ученые использовали мощный источник лазерного излучения GEKKO XII, расположенный в университете Осаки. Работа опубликована в журнале Nature Physics. Ее краткое изложение приводит портал ScienceNOW.
Черными дырами называют области со столь высоким гравитационным притяжением, что их не может покинуть даже свет. Непосредственно наблюдать черные дыры нельзя, и астрономы судят об их наличии по характерным спектрам, испускаемым падающей на черную дыру материей, которая образует так называемый аккреционный диск. Сильно разогретое и разгонанное до околосветовых скоростей вещество аккреционного диска испускает излучение в рентгеновском диапазоне.

На данный момент ученые не могут делать однозначных выводов о характеристиках черной дыры по параметрам излучения аккреционного диска. Некоторые процессы, происходящие во время падения материи на черную дыру, до сих пор не выяснены до конца. Одним из таких процессов является фотоионизация - выбивание фотонами электронов из атомов и ионов падающего газа.

Для того чтобы изучить особенности этого процесса, авторы новой работы спланировали двухстадийный эксперимент. На первой стадии физики воздействовали на небольшой фрагмент пластика лазерным лучом. В результате материал фрагмента перешел в состояние ионизированного газа - плазмы. На второй стадии опыта физики направили другой лазер, значительно менее мощный, на расположенный в непосредственной близости от пластика кусок кремния. При этом он также перешел в состояние плазмы. Время второй вспышки было подобрано так, что излучение разогретой "пластиковой плазмы" попадало на "кремниевую плазму", выбивая из ионов кремния электроны.

Определив потери энергии при фотонизации, ученые смогли рассчитать изначальные параметры излучения "кремниевой плазмы". По результатам своих расчетов физики установили, что некоторые из приближений, которые делают астрономы при описании черных дыр, являются неверными. Подробнее об этом пишет портал Ars Techica.

Совсем недавно другой коллектив исследователей сумел создать в лаборатории микроволновую черную дыру - объект, который необратимо поглощает микроволновое излучение. В своей работе авторы использовали метаматериалы, которые обычно применяют для конструирования устройств, делающих находящиеся поблизости объекты невидимыми.

http://www.lenta.ru/news/2009/10/20/blackhole/

Еще информация об этом интересном эксперименте.
Смоделированы условия, существующие в области аккреционного диска черной дыры
Схема эксперимента: «взорванный» пластиковый шар испускает рентгеновское излучение, которое ионизует кремний, защищенный танталовой пластиной с прорезью (иллюстрация из журнала Nature Physics).
Изучение характеристик черных дыр связано с наблюдением их аккреционных дисков, образуемых веществом, которое перетекает к ним от звезд-компаньонов. При расшифровке экспериментальных спектров излучения учитывается процесс ионизации окружающего газа фотонами, которые испускает вещество центральной области аккреционного диска.
Для того чтобы смоделировать этот процесс в лаборатории, было необходимо создать мощный источник рентгеновского излучения, который заменил бы собой центр аккреционного диска. С этой целью авторы направили на полый пластиковый шар с толщиной стенки 6 и диаметром 500 мкм сразу 12 пучков лазерного излучения на длине волны 0,53 мкм. Общая энергия импульсов длительностью 1,2 нс составила 6 кДж; в результате была получена горячая, плотная плазма — искомый источник излучения, который действовал в течение 160 пс.
На расстоянии 1,2 мм от шара ученые расположили кремниевую фольгу, закрытую танталовой пластиной с прорезью. Синхронно с подачей основных лазерных импульсов на эту фольгу был направлен импульс излучения на длине волны 1,064 мкм интенсивностью 5•1010 Вт/см2 и длительностью 10 нс. Это позволило создать «кремниевую плазму», на которую через прорезь воздействовало излучение «аккреционного диска».
Сравнив снятый спектр излучения с известными спектрами двойных систем Лебедь Х-3 и Паруса Х-1, ученые отметили их выдающееся сходство. «Кажется, у нас появился новый перспективный метод исследования процессов, проходящих вблизи черных дыр», — говорит физик Пол Дрейк (Paul Drake) из Мичиганского университета (США).



http://science.compulenta.ru/469556/