Le cosmos est un vide parsemé d'étoiles et d'un nombre toujours croissant de planètes nouvellement observées au-delà de notre système solaire. Encore, comment ces étoiles et planètes se sont formées à partir de nuages ​​de poussière et de gaz interstellaires reste mystérieuse.

L'étude des trous noirs fournit des indices qui pourraient aider à résoudre ce mystère. Les trous noirs sont généralement représentés comme des aspirateurs aspirant toute la matière et la lumière à proximité. Mais en réalité, des nuages ​​de poussière et de gaz appelés disques d'accrétion tourbillonnent autour des trous noirs, se rapprochant progressivement jusqu'à ce qu'ils tombent dans les trous noirs.

Des chercheurs du Princeton Plasma Physics Laboratory ont aidé à vérifier l'un des modèles proposés pour le fonctionnement de ce processus. Leur travail, soutenu par la NASA, la Fondation nationale des sciences, le ministère de l'Énergie, la Fondation Simons, l'Institut d'études avancées et l'Institut Kavli de physique théorique, sera présenté à la réunion de l'American Physical Society Division of Plasma Physics à Portland, Minerai.

Objets typiques en orbite autour d'une étoile, comme les planètes qui tournent autour de notre soleil, continuent d'orbiter pendant des milliards d'années parce que leur moment angulaire reste inchangé, les empêchant de tomber vers l'intérieur. Le moment cinétique d'un tel système est une quantité conservée - il reste constant à moins qu'il n'agisse sur une autre force. Si pour une raison quelconque, le moment cinétique d'un objet en orbite diminue, il peut tomber vers l'intérieur vers l'étoile.

Contrairement aux planètes isolées, la matière en orbite dans un plus dense, un disque d'accrétion plus encombré peut subir des forces, comme le frottement, qui lui font perdre son moment cinétique. De telles collisions, cependant, ne suffisent pas à expliquer à quelle vitesse la matière doit tomber vers l'intérieur pour former des planètes en un temps raisonnable. Mais l'instabilité magnéto-rotative, dans lequel les forces magnétiques remplacent les collisions, peut fournir une explication.

Les chercheurs ont réalisé une expérience simulant ce processus à l'aide d'un dispositif rotatif unique rempli d'eau. Une vidéo est enregistrée d'une balle en plastique rouge remplie d'eau alors qu'elle s'éloigne du centre de l'appareil. Un ressort de l'expérience relie la balle à un poteau pour simuler les forces magnétiques. Les mesures de position de la balle indiquent que le comportement de son moment cinétique est cohérent avec ce que l'on attend de l'instabilité magnéto-rotative.

Les chercheurs mènent actuellement des expériences en utilisant des métaux liquides en rotation pour étudier ce qui se passe dans les disques d'accrétion en présence de forces magnétiques réelles. Les expériences confirment à quel point le champ magnétique affecte le métal et ouvrent la voie à une compréhension claire du rôle que jouent les champs dans les disques d'accrétion. Les résultats combinés marquent un pas important vers une explication plus complète du développement des corps célestes.