Il cosmo è un vuoto punteggiato di stelle e un numero sempre crescente di nuovi pianeti osservati oltre il nostro sistema solare. Ancora, come queste stelle e pianeti si siano formati da nuvole di polvere e gas interstellari rimane misterioso.

Lo studio dei buchi neri fornisce indizi che potrebbero aiutare a risolvere questo mistero. I buchi neri sono generalmente raffigurati come aspirapolvere che aspirano tutta la materia e la luce vicine. Ma in realtà, nuvole di polvere e gas chiamate dischi di accrescimento turbinano intorno ai buchi neri, avvicinandosi gradualmente fino a cadere nei buchi neri.

I ricercatori del Princeton Plasma Physics Laboratory hanno contribuito a verificare uno dei modelli proposti per il funzionamento di questo processo. Il loro lavoro, supportato dalla NASA, la Fondazione Nazionale della Scienza, il Dipartimento dell'Energia, la Fondazione Simons, l'Istituto per gli studi avanzati e l'Istituto Kavli per la fisica teorica, sarà presentato al meeting della American Physical Society Division of Plasma Physics a Portland, Minerale.

Oggetti tipici che orbitano attorno a una stella, come i pianeti che girano intorno al nostro sole, continuano ad orbitare per miliardi di anni perché il loro momento angolare rimane invariato, impedendo loro di cadere verso l'interno. Il momento angolare di un tale sistema è una quantità conservata:rimane costante a meno che non agisca un'altra forza. Se per qualche motivo, il momento angolare di un oggetto orbitante diminuisce, può cadere verso l'interno verso la stella.

A differenza dei pianeti isolati, materia in orbita in un più denso, il disco di accrescimento più affollato può subire forze, come l'attrito, che gli fanno perdere momento angolare. Tali collisioni, però, non sono sufficienti per spiegare quanto velocemente la materia deve cadere verso l'interno per formare pianeti in un tempo ragionevole. Ma l'instabilità magnetrotazionale, in cui le forze magnetiche prendono il posto delle collisioni, può fornire una spiegazione.

I ricercatori hanno effettuato un esperimento simulando questo processo utilizzando un esclusivo dispositivo rotante pieno d'acqua. Viene registrato il video di una palla di plastica rossa piena d'acqua mentre si allontana dal centro del dispositivo. Una molla nell'esperimento collega la palla a un palo per simulare le forze magnetiche. Le misurazioni della posizione della palla indicano che il comportamento del suo momento angolare è coerente con quello che ci si aspetta dall'instabilità magnetrotazionale.

I ricercatori stanno ora conducendo esperimenti utilizzando metalli liquidi rotanti per studiare cosa succede nei dischi di accrescimento con le effettive forze magnetiche presenti. Gli esperimenti confermano quanto fortemente il campo magnetico influenzi il metallo e aprono la strada a una chiara comprensione del ruolo che i campi giocano nei dischi di accrescimento. I risultati combinati segnano un passo significativo verso una spiegazione più completa dello sviluppo dei corpi celesti.