Ученые объяснили, почему области черных дыр ярко светятся

Ученые объяснили, почему области черных дыр ярко светятся

Исследователи из Колумбийского университета (США) представили новое объяснение физики процессов мощного электромагнитного свечения областей черных дыр и нейтронных звезд. Результаты опубликованы в журнале Astrophysical Journal.

Ученые десятилетиями обсуждают природу электромагнитного излучения, испускаемого областями, в которых расположены самые плотные объекты Вселенной — черные дыры и нейтронные звезды.

Считается, что высокоэнергетическое излучение, благодаря которому эти области ярко светятся, генерируется электронами, движущимися со скоростями, близкими к скорости света. Однако, что за процесс разгоняет эти частицы, оставалось загадкой.

Построив массивные суперкомпьютерные кинетические симуляции процессов, происходящих в областях свечения, американские астрофизики Лука Комиссо (Luca Comisso) и Лоренцо Сирони (Lorenzo Sironi) пришли к выводу, что мощное электромагнитное возбуждение возникает благодаря совместному действию двух факторов: турбулентного движения частиц и эффекта переподключения сверхсильных магнитных полей.

"Области, в которых расположены черные дыры и нейтронные звезды, наполнены чрезвычайно горячим газом заряженных частиц, а линии магнитного поля, смещаемые хаотическими движениями газа, приводят к магнитному переподключению — явлению, при котором линии магнитного поля разрываются и снова быстро воссоединяются, — приводятся в пресс-релизе Колумбийского университета слова Лука Комиссо. — Благодаря электрическому полю, созданному этим переподключением и турбулентностью, частицы ускоряются до экстремальных энергий, которые намного выше, чем в самых мощных ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер в ЦЕРН".

"Для расчета траекторий сотен миллиардов заряженных частиц, которые самосогласованно определяют характер электромагнитного поля, мы использовали самый точный метод — метод частиц в ячейке", — говорит Лоренцо Сирони.

Моделирование показало, что именно в момент переподключения возникают частицы, которые ускоряются турбулентными магнитными полями до самых высоких энергий. При этом большую часть своей энергии частицы получают, случайным образом отскакивая с чрезвычайно высокой скоростью от флуктуаций турбулентности. В сильных магнитных полях частицы двигаются по искривленным траекториям, испуская электромагнитное излучение.

"Это то самое излучение, которое мы наблюдаем вокруг черных дыр и нейтронных звезд", — добавляет Сирони.

Авторы планируют протестировать свои теоретические построения на Крабовидной туманности в созвездии Тельца — наиболее ярком объекте, обладающим мощным электромагнитным излучением. Туманность образовалась на месте сверхновой, взорвавшейся в 1054 году.

Источник: ria.ru

Поделиться: