De kosmos is een leegte bezaaid met sterren en een steeds groter aantal nieuw waargenomen planeten buiten ons zonnestelsel. Nog, hoe deze sterren en planeten zijn ontstaan ​​uit wolken van interstellair stof en gas blijft mysterieus.

De studie van zwarte gaten biedt aanwijzingen die kunnen helpen bij het oplossen van dit mysterie. Zwarte gaten worden meestal afgebeeld als stofzuigers die alle nabije materie en licht opzuigen. Maar in werkelijkheid, wolken van stof en gas, accretieschijven genaamd, wervelen rond zwarte gaten, komen geleidelijk steeds dichterbij totdat ze in de zwarte gaten vallen.

Onderzoekers van het Princeton Plasma Physics Laboratory hebben geholpen bij het verifiëren van een van de voorgestelde modellen voor hoe dit proces werkt. Hun werk, ondersteund door NASA, de Nationale Wetenschapsstichting, het ministerie van Energie, de Simonsstichting, het Institute for Advance Study en het Kavli Institute for Theoretical Physics, zal worden gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Physical Society Division of Plasma Physics in Portland, Erts.

Typische objecten die rond een ster draaien, zoals de planeten die om onze zon draaien, blijven miljarden jaren in een baan ronddraaien omdat hun impulsmoment onveranderd blijft, voorkomen dat ze naar binnen vallen. Het impulsmoment van een dergelijk systeem is een behouden grootheid - het blijft constant tenzij er door een andere kracht op wordt ingewerkt. Als om de een of andere reden, het impulsmoment van een in een baan om de aarde draaiend object neemt af, het kan naar binnen vallen in de richting van de ster.

In tegenstelling tot geïsoleerde planeten, materie in een dichtere baan, een drukkere accretieschijf kan krachten ervaren, zoals wrijving, waardoor het impulsmoment verliest. Dergelijke botsingen, echter, zijn niet genoeg om uit te leggen hoe snel materie naar binnen moet vallen om binnen een redelijke tijd planeten te vormen. Maar de magnetorotationele instabiliteit, waarin magnetische krachten de plaats innemen van botsingen, uitleg kan geven.

Onderzoekers deden een experiment om dit proces te simuleren met behulp van een uniek roterend met water gevuld apparaat. Er wordt video opgenomen van een met water gevulde rode plastic bal terwijl deze weg beweegt van het midden van het apparaat. Een veer in het experiment verbindt de bal met een paal om magnetische krachten te simuleren. Positiemetingen van de bal geven aan dat het gedrag van zijn impulsmoment consistent is met wat wordt verwacht van de magnetorotationele instabiliteit.

Onderzoekers voeren nu experimenten uit met draaiende vloeibare metalen om te bestuderen wat er gebeurt in accretieschijven met daadwerkelijke magnetische krachten. De experimenten bevestigen hoe sterk het magnetische veld het metaal beïnvloedt en effenen de weg naar een duidelijk begrip van de rol die de velden spelen in accretieschijven. De gecombineerde resultaten markeren een belangrijke stap in de richting van een meer volledige verklaring van de ontwikkeling van hemellichamen.