Ученые создали миниатюрные сверхновые на Земле

Опубликованно 16.06.2020 09:33

Когда звезды умирают и взрываются в сверхновых, они создают ударные волны, которые распространяются через окружающую плазму. Эти мощные ударные волны выбрасывают космические лучи или высокоэнергетические частицы во Вселенную. Волны действуют почти как ускорители частиц, выталкивая эти частицы так быстро, что они приближаются к скорости света. Однако ученым еще предстоит полностью понять, как именно и почему ударные волны ускоряют эти частицы.

"Это захватывающие системы, но из-за того, что они так далеко, их трудно изучать", - говорится в заявлении Фредерико Фьюзы, старшего научного сотрудника Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики, который возглавлял новое исследование.

Итак, чтобы лучше изучить эти космические ударные волны, ученые привезли их на Землю. Ну, не буквально, но исследователи создали уменьшенную версию остатков сверхновых. "Мы не пытаемся создать остатки сверхновых в лаборатории, но мы можем больше узнать о физике астрофизических потрясений и проверить модели", - сказала Фьюза в заявлении.

Фьюза и его коллеги работали над созданием быстрой диффузной ударной волны, которая могла бы имитировать удары, которые следуют за сверхновой. Ученые работали в Национальном институте зажигания, в Департаменте энергетики в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии. На этом объекте исследователи стреляли мощными лазерами в углеродные листы, чтобы создать два плазменных потока, направленных друг на друга. Согласно заявлению, когда плазменные потоки сталкивались, они создавали ударную волну "в условиях, подобных удару остатка сверхновой". Ученые наблюдали за экспериментом, используя как оптические, так и рентгеновские технологии.

Изучая миниатюрный аналог космического явления здесь, на Земле, исследователи подтвердили, что удар способен ускорять электроны почти до скорости света. Однако остается загадкой, как именно эти электроны достигли таких скоростей, что побудило ученых перейти к компьютерному моделированию.

"Мы не можем видеть детали того, как частицы получают свою энергию даже в экспериментах, не говоря уже о астрофизических наблюдениях, и именно здесь симуляции действительно вступают в игру", - говорит Анна Грасси, соавтор нового исследования в SLAC, говорится в том же заявлении.

Теперь, пока космическая загадка ускоренных частиц ударной волны остается, компьютерные модели, созданные Грасси, выявили одно возможное решение. Согласно этим моделям, разработанным Грасси, турбулентные электромагнитные поля внутри ударной волны могут ускорять электроны до наблюдаемых скоростей.

Фиуза, Грасси и их коллеги продолжат исследовать рентгеновские лучи, испускаемые ускоренными электронами, и отточить компьютерное моделирование, говорится в заявлении. Другие будущие исследования будут изучать положительно заряженные протоны, в дополнение к электронам, изученным в этой работе, разрушенным ударной волной.

Напомним, ранее сообщалось, что ученые воссоздали взрыв сверхновой в виде визуализации.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.

Категория: Наука