Ученым удалось воссоздать процесс, который происходит в черной дыре

Исследователи из Института лазерной инженерии Университета Осаки успешно использовали короткие, но чрезвычайно мощные лазерные импульсы для создания пересоединения магнитного поля внутри плазмы. Эта работа может привести к созданию более полной теории рентгеновского излучения астрономических объектов — например, черных дыр. Исследование опубликовано в журнале Physical Review E.

Помимо воздействия экстремальных гравитационных сил, материя, пожираемая черной дырой, также может подвергаться ударам благодаря сильным тепловым и магнитным полям. Плазма, четвертое состояние материи, состоит из электрически заряженных протонов и электронов, у которых слишком много энергии для образования нейтральных атомов. Вместо этого они двигаются в ответ на магнитные поля. Магнитное пересоединение — это процесс, в котором скрученные силовые линии магнитного поля внезапно «ломаются» и нейтрализуют друг друга, что приводит к быстрому преобразованию магнитной энергии в кинетическую энергию частицы. Такой процесс происходит в черных дырах. В звездах, в том числе и на нашем Солнце, пересоединение отвечает за большую часть корональной активности, например, за солнечные вспышки. Из-за сильного ускорения заряженные частицы в аккреционном диске черной дыры излучают собственный свет, обычно в рентгеновской области спектра.

Чтобы лучше понять процесс, который вызывает наблюдаемые рентгеновские лучи, исходящие от черных дыр , ученые из Университета Осаки использовали интенсивные лазерные импульсы, чтобы воссоздать эти экстремальные условия в лаборатории. «Мы смогли изучить высокоэнергетическое ускорение электронов и протонов в результате релятивистского магнитного пересоединения», — объясняет старший автор Синсуке Фудзиока. «Например, можно лучше понять происхождение излучения знаменитой черной дыры Лебедь X-1».

Магнитное пересоединение создается при облучении микрокатушки LFEX-лазером. Ускоренный за счет магнитного пересоединения истечение частиц оценивается с помощью нескольких детекторов. В качестве примера результатов наблюдались истечения протонов с симметричным распределением. Предоставлено: Университет Осаки.

Однако такой уровень интенсивности света получить нелегко. На короткое мгновение лазеру треуется два петаватта мощности, что в тысячу раз больше, чем потребляемая мощность всего земного шара. С помощью лазера LFEX команда смогла достичь пикового магнитного поля с показателями в 2000 Тесла. Для сравнения: магнитные поля, генерируемые аппаратом МРТ для получения диагностических изображений, обычно составляют около 3 тесла, а магнитное поле Земли составляет ничтожные 0,00005 тесла. Частицы плазмы ускоряются до такой степени, что необходимо учитывать релятивистские эффекты.

Магнитное поле, создаваемое внутри микрокатушки (слева), и силовые линии магнитного поля, соответствующие магнитному пересоединению (справа). Геометрия силовых линий существенно изменилась во время (верхнее) и после (нижнее) пересоединения. Пиковое значение магнитного поля в нашем эксперименте составило 2100 Тл. Предоставлено: Университет Осаки

«Раньше релятивистское магнитное пересоединение можно было изучать только с помощью численного моделирования на суперкомпьютере. Теперь это экспериментальная реальность в лаборатории с мощными лазерами», — говорит первый автор Кинг Фай Фарли Лоу. Исследователи считают, что этот проект поможет лучше понять астрофизические процессы, которые могут происходить в объектах Вселенной с экстремальными магнитными полями.

Читать также

В США одобрили самый маленький ядерный реактор в мире

Симуляция показала, как бы выглядела темная материя

Ученые выяснили, почему дети являются самыми опасными переносчиками COVID-19

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Физики придумали, как раскрыть тайну темной материи
Космос
Ученые рассказали, как экстремальный холод влияет на сон
Наука
Марсианский метеорит раскрыл тайны воды на Красной планете
Космос
Хакеры удаленно взломали компьютер, используя соседний Wi-Fi
Новости
«Уэбб» заснял три огромные «невозможные» галактики
Космос
Телескоп запечатлел столкновение галактик на скорости 3,2 млн км/ч
Космос
Укус вместо укола: создана вакцина от малярии, распространяемая комарами
Наука
Физики определили форму отдельного фотона
Наука
Создатели ChatGPT планируют выпустить собственный браузер
Новости
Плотность промышленных роботов в мире удвоилась за семь лет
Новости
В Гибралтаре нашли «фабрику», на которой неандертальцы варили клей
Наука
Nvidia раскрыла, какие товары компании будут в дефиците и когда
Новости
Посмотрите на первое в истории фото звезды из другой галактики
Космос
Чрезвычайно молодую планету нашли у звезды с «кривым» диском
Космос
Предложен способ навигации дронов без GPS: по «отпечаткам рельефа»
Новости
Ученые раскрыли тайну гигантских черных дыр ранней Вселенной
Космос
Microsoft и Atom Computing выпустят коммерческий квантовый компьютер в 2025 году
Новости
Создан робот-голубь, который летает как настоящая птица
Наука
На страницах тысячелетнего Голубого Корана нашли скрытый текст
Наука
Уязвимость ИИ: типы атак LLM-injection и способы защиты от них
Технологии