O cosmos é um vazio pontilhado de estrelas e um número cada vez maior de planetas recém-observados além de nosso sistema solar. Ainda, como essas estrelas e planetas se formaram a partir de nuvens de poeira e gás interestelar permanece um mistério.

O estudo dos buracos negros fornece pistas que podem ajudar a resolver este mistério. Os buracos negros são normalmente descritos como aspiradores de pó sugando toda a matéria e luz próximas. Mas na realidade, nuvens de poeira e gás chamadas discos de acreção giram em torno de buracos negros, movendo-se gradualmente mais perto e mais perto até que caiam nos buracos negros.

Pesquisadores do Laboratório de Física do Plasma de Princeton ajudaram a verificar um dos modelos propostos para o funcionamento desse processo. Trabalho deles, apoiado pela NASA, a National Science Foundation, o Departamento de Energia, a Fundação Simons, o Institute for Advance Study e o Kavli Institute for Theoretical Physics, será apresentado na reunião da American Physical Society Division of Plasma Physics em Portland, Minério.

Objetos típicos orbitando uma estrela, como os planetas girando em torno de nosso sol, continuam orbitando por bilhões de anos porque seu momento angular permanece inalterado, impedindo-os de cair para dentro. O momento angular de tal sistema é uma quantidade conservada - permanece constante, a menos que haja ação de outra força. Se por algum motivo, o momento angular de um objeto orbitando diminui, pode cair para dentro em direção à estrela.

Ao contrário de planetas isolados, orbitando a matéria de uma forma mais densa, disco de acreção mais lotado pode sofrer forças, como atrito, que faz com que perca o momento angular. Essas colisões, Contudo, não são suficientes para explicar a rapidez com que a matéria deve cair para dentro para formar planetas em um tempo razoável. Mas a instabilidade magnetotacional, em que as forças magnéticas tomam o lugar das colisões, pode fornecer uma explicação.

Os pesquisadores fizeram um experimento simulando esse processo usando um dispositivo rotativo cheio de água exclusivo. O vídeo é gravado de uma bola de plástico vermelha cheia de água à medida que se afasta do centro do dispositivo. Uma mola no experimento conecta a bola a um poste para simular as forças magnéticas. As medidas de posição da bola indicam que o comportamento de seu momento angular é consistente com o que se espera da instabilidade magnetorrotacional.

Os pesquisadores agora estão conduzindo experimentos usando metais líquidos giratórios para estudar o que acontece em discos de acreção com forças magnéticas reais presentes. Os experimentos confirmam a intensidade com que o campo magnético afeta o metal e abrem caminho para um entendimento claro do papel que os campos desempenham nos discos de acreção. Os resultados combinados marcam um passo significativo em direção a uma explicação mais completa do desenvolvimento dos corpos celestes.