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
Одно из библейских чудес Иисуса Христа объяснили
Наука
Биологи случайно нашли животное, которое стареет в обратном направлении
Новости
Ученые назвали вариант для идеального свидания: оно поможет сблизиться
Наука
Apple назвала дату выхода iOS 18.2 с ChatGPT 
Новости
Новые правила блокировки в соцсети Х разозлили пользователей
Новости
В России хотят запретить соцсети для подростков и детей: как это будет работать
Новости
Астрономы обнаружили загадочный объект, мерцающий как фейерверк
Космос
Ученые выяснили, как перерыв в тренировках влияет на силу
Наука
Посмотрите на самый южный действующий вулкан на Земле из космоса
Космос
Алгоритм MIT определяет причины и последствия в сложных системах
Наука
Искусственный интеллект ответит, кто победил на выборах в США
Новости
Разработан «фитнес-трекер» для отдельных клеток
Наука
В Национальном центре «Россия» открылся симпозиум «Создавая будущее»
Новости
Посмотрите на странные фото Земли из космоса с расстояния 2 млн километров
Космос
WhatsApp выкатил обновление: оно упростит работу с чатами
Новости
Следы темной материи можно найти на кухне: ученые рассказали, как это сделать
Наука
Nvidia готовит ARM-процессоры для настольных ПК: названы сроки выхода
Новости
Появились ультралегкие и сверхтонкие солнечные батареи на основе кремния
Новости
На «Госуслугах» появилась форма для регистрации блогеров: как она работает
Новости
Астрономы рассмотрели необычно «гладкий» околозвездный диск
Космос