ブラックホールの周囲をかこむ降着円盤を実験室で再現することに成功

　イギリスの研究チームが、ブラックホールの特徴を人工的に再現することに成功したそうだ。

　ブラックホールを実験室で再現しようという試みは以前にもあったが、今回はブラックホールの周囲を公転しながら落下する物質によって形成される円盤状の構造「降着円盤」の再現だ。

　『Physical Review Letters』（2023年5月12日付）に掲載されたこの研究では、降着円盤から噴出されるジェットまで観察されており、ブラックホールの秘密を解き明かすツールとしての利用が期待されている。

回転するプラズマリング、ブラックホールを囲む「降着円盤」

　「降着円盤」とは、ブラックホールに引き寄せられた物質が、ブラックホールに向かってゆっくりと渦を巻くことで作られる、高温で回転する円盤のような構造のことだ。

　インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究チームは、プラズマを利用した「MAGPIE（Mega Ampere Generator for Plasma Implosion Experiments）」という装置で、この降着円盤を再現した。 　「プラズマ」とは、固体・液体・気体に続く物質の第4の状態のこと。

　物質を熱すると、固体から液体、気体へと変わるが、さらに熱すると原子の電子やイオンが自由に動き回れるようになる。この不安定な状態の原子がプラズマだ。

　ごく身近なものなら蛍光灯がそうだし、炎や雷だってプラズマだ。

　今回の実験では、8つのプラズマ源をおもちゃの風車のように円形に配置し、中心から少しズラした位置を狙って放出した。

　すると、その中心にブラックホールをかこむ降着円盤のような、回転するプラズマのリングが作り出された。 8つのプラズマビームによって作られた回転するプラズマのリング / image credit:Valenzuela-Villaseca

　実際のブラックホールからは強力なジェットが放出されているが、このプラズマリングからも同じようなジェットが確認されている。

ブラックホールの謎を解明する手がかりとなる可能性

　この実験では、プラズマ源が長持しないため、直径6mmほどのリングがわずか210ナノ秒（0.000000210秒）出現しただけだ。

　それでも衝突するプラズマは重力に似たものを作り出すので、ブラックホールのような超重力がない状態でも降着円盤を研究する実験ツールになるそうだ。

References:Plasma accretion disk around black holes recreated in a lab / written by hiroching / edited by / parumo
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