Usando campos magnéticos e elétricos para emular buracos negros e discos de acreção estelar
Esquerda:a configuração experimental é um canal cilíndrico anular com raio interno R1 =6cm, raio externo R2 =19cm e altura h=1,5cm, submetido a uma corrente radial (I0 =[0–3000]A) e um campo magnético vertical (B0 =[0–110]mT). Direita:uma série de sondas de potencial que se estendem da placa superior até a altura média fornecem medições do campo de velocidade azimutal e radial no plano médio. As sondas azuis medem o produto ur Ω e derivada ∂r Ω envolvido em JΩ. Crédito:Cartas de Revisão Física (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.129.074501
Uma equipe de pesquisadores da Universidade Sorbonne de Paris relata uma nova maneira de emular buracos negros e discos de acreção estelar. Em seu artigo publicado na revista
Physical Review Letters, o grupo descreve o uso de campos magnéticos e elétricos para criar um disco giratório feito de metal líquido para emular o comportamento do material ao redor de buracos negros e estrelas, o que leva ao desenvolvimento de discos de acreção.
Pesquisas anteriores mostraram que objetos massivos têm um alcance gravitacional que atrai gás, poeira e outros materiais. E como esses objetos massivos tendem a girar, o material que eles puxam tende a girar em torno do objeto à medida que ele se aproxima. Quando isso acontece, a gravidade exercida por materiais na massa em turbilhão tende a coalescer, resultando em um disco de acreção. Os astrofísicos estudam a dinâmica dos discos de acreção há muitos anos, mas não conseguiram descobrir como o momento angular é transferido das partes internas de um determinado disco de acreção para suas partes externas à medida que o material no disco se aproxima cada vez mais do objeto central. .
Os métodos usados para estudar os discos de acreção envolveram o desenvolvimento de fórmulas matemáticas, simulações de computador e modelos do mundo real usando líquidos que giram como redemoinhos. Nenhuma das abordagens se mostrou adequada, no entanto, o que levou os pesquisadores a procurar novos modelos. Nesse novo esforço, os pesquisadores desenvolveram um método para gerar um disco de acreção feito de pedaços de metal líquido girando no ar.
Para imitar a ação de um disco de acreção do mundo real, os pesquisadores aplicaram um campo elétrico radial a uma massa de metal líquido. O campo foi gerado empurrando a corrente entre um cilindro e um eletrodo circular circundante. O processo mantém os pedaços de metal cativos enquanto orbitam um ponto central. Não há um corpo central, é claro, para imitar uma estrela ou buraco negro - em vez disso, a ação é controlada usando bobinas acima e abaixo do plano predefinido.
Usando sua abordagem, os pesquisadores conseguiram controlar o grau de turbulência e a velocidade de rotação do disco. Eles também adicionaram sondas para aprender mais sobre o momento angular e descobriram que ele era conduzido das partes internas do disco para as bordas externas por fluxos turbulentos, como alguns teorizaram.
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