桑迪亚Z机器对黑洞模型的动手测试 2017-06-16 07:01:20

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Sandia国家实验室的纪尧姆·洛伊塞尔(Guillaume Loisel)与桑迪亚(Sandia)的Z机器合影,其中实践实验与长期以来关于空间黑洞附近的X射线光谱的假设相矛盾Loisel是一篇关于实验结果的论文的主要作者,发表于“物理评论快报”(摄影:Randy Montoya)在桑迪亚国家实验室的Z机上进行的动手实验与长期但未经证实的关于黑洞Z的X射线光谱的假设相矛盾,黑洞Z是最具活力的实验室X射线源在地球上,可以复制黑洞周围的X射线,否则只能从很远的距离观看,然后理论化“当然,直接从黑洞发射不能被观察到,”桑迪亚研究员和主要作者Guillaume Loisel说道

作者发表了一篇关于实验结果的论文,发表于8月份的“物理评论快报”中“我们看到周围物质在被物质消耗之前发出的物质黑洞这种周围的物质被迫成为一个磁盘的形状,称为吸积盘“结果表明,以前用于解释物质在被黑洞消耗之前的排放的模型需要修改,以及相关的黑洞内质量的增长黑洞是一个外层空间的区域,因为黑洞的引力场是这样的,所以没有材料和没有辐射(即X射线,可见光等)可以逃脱激烈的“我们的研究表明,有必要对过去20年发表的许多科学论文进行修改,”Loisel说:“我们的结果挑战模型用于推断黑洞吞噬物质的速度有多快我们乐观地认为天体物理学家将实施任何发现需要改变“大多数研究人员认为,了解黑洞的好方法是使用基于卫星的仪器来收集X射线光谱,Sandia的合着者Jim Bai说道

Ley“问题在于,发射X射线的等离子体是异国情调的,用于解释其光谱的模型至今尚未在实验室中进行过测试,”他说NASA天体物理学家Tim Kallman,其中一位合着者说,“桑迪亚实验令人兴奋,因为它是最接近创造环境的最接近的环境,它重新创造了黑洞附近正在发生的事情”理论留下了现实理论与现实之间的分歧开始于20年前,当时物理学家声称铁(或离子)的某些电离阶段存在于黑洞的吸积盘中 - 即黑洞周围的物质 - 即使没有光谱线表明它们的存在

复杂的理论解释是在黑洞的巨大引力和强烈的辐射下高能量的铁电子不会通过发射光子而回落到较低的能量状态 - 这是为什么通电材料发光的常见量子解释相反,电子从它们的原子中释放出来并在相对黑暗中作为孤独的狼甩掉

在20世纪初发现它的法国物理学家在黑洞案例中没有光子之后,一般过程被称为俄歇衰变

被称为俄歇破坏,或更正式地称为共振俄歇破坏假设然而,Z研究人员通过复制围绕黑洞的X射线能量并将其应用于适当密度的硅尺寸薄膜,表明如果没有光子出现然后,生成元素根本就不存在硅是宇宙中丰富的元素,并且比铁更频繁地经历俄歇效应因此,如果共振俄歇破坏发生在铁中那么它也应该发生在硅中“如果共振俄歇破坏是一个因素,它应该在我们的实验中发生,因为我们有相同的条件,相同的柱密度,相同的温度,“Loisel说”我们的结果显示如果光子不在那里,那么离子就必须不存在“经过五年的实验,这个看似简单的发现使基于共振俄歇破坏假设的许多天体物理学论文受到质疑.Z实验模仿了发现的条件围绕黑洞的吸积盘,其密度比地球大气层低许多个数量级 “即使黑洞是非常紧凑的物体,它们的吸积盘 - 围绕它们的空间中的大等离子体 - 相对分散,”Loisel说,在Z上,我们将硅扩展了50,000倍

它的密度非常低,比相对低5个数量级

固体硅“这是一个艺术家描绘的黑洞,名为Cygnus X-1,当它旁边的大蓝星坍塌成较小的,极其密集的物质时形成(图片由NASA提供)光谱的故事原因准确的黑色理论洞穴的大小和属性很难得到是缺乏第一手观察一个世纪以前阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论中提到了黑洞,但最初被认为是纯粹的数学概念后来,天文学家观察到恒星在引力上的变化运动系绳圈在黑洞上,或者最近,重力波信号,也是爱因斯坦预测的那些b的碰撞但是大多数这些非凡的实体相对较小 - 距离地球到太阳的距离约为1/10 - 距离数千光年远

它们相对较小的尺寸在很远的距离上无法用最好的NASA成像它们数十亿美元的望远镜可观察到的是黑洞吸积盘中的元素释放的光谱,然后将材料送入黑洞“光谱中有大量信息它们可以有很多形状,”美国宇航局的Kallman说“白炽灯泡光谱是无聊,它们在光谱的黄色部分有峰值黑洞更有趣,在光谱的不同部分有颠簸和摆动如果你能解释那些颠簸和摆动,你知道有多少气体,多少热,如何电离和在什么程度,以及有多少不同的元素存在于吸积盘“说Loisel:”如果我们可以去黑洞并采取吸积盘的一个勺子并且在实验室中对它进行分析,这将是了解吸积盘的最有用方法但是由于我们不能这样做,我们试图为天体物理模型提供测试数据“虽然Loisel准备说RIP到谐振俄歇破坏假设,他仍然意识到更高的黑洞质量消耗的影响,在这种缺铁的情况下,只是几种可能性中的一种“另一个含义可能是来自高电荷铁离子的线存在,但线条迄今为止被误认为这是因为黑洞极大地改变了谱线,因为光子很难逃离强烈的引力场,“他说现在有些模型正在其他地方建造,用于不吸收的吸积物体共振俄歇破坏近似“这些模型必然是复杂的,因此用实验室实验测试它们的假设更为重要,”Loisel该项工作得到了美国能源部和国家核安全管理局出版物的支持:G P Loisel等,“基于吸附动力X射线源的光电离等离子体发射的基准实验”,Phys Rev Lett 119,075001 - 2017年8月; doi:101103 / PhysRevLett119075001资料来源:桑迪亚国家实验室