Новая теория, как черные дыры и нейтронные звезды сиять

В течение нескольких десятилетий ученые спорили о происхождении электромагнитного излучения от небесных регионов России, принимающих черные дыры и нейтронные звезды-Самые загадочные объекты во Вселенной.

Астрофизики считают, что это излучение высокой энергии, то есть нейтронных звезд и черных дыр сиять, — создается электронами, которые движутся почти со скоростью света, но процесс, что ускоряет эти частицы остается загадкой.

Теперь, исследователи из Колумбийского университета представили новое объяснение физики, лежащие в основе ускорения этих энергетических частиц.

В исследовании, опубликованном в декабрьском номере Астрофизического журнала, астрофизиков лука Comisso и Лоренцо Сирон, занятых массовым супер-компьютерного моделирования для расчета механизмов ускорения этих частиц. Они пришли к выводу, что их активизация является результатом взаимодействия хаотического движения и переподключение супер-сильные магнитные поля.

«Турбулентность и магнитное пересоединение — процесс, в котором линии магнитного поля слеза и быстро воссоединиться — в сговор вместе, чтобы ускорить частицы, повышая их до скоростей, что приближаться к скорости света,» сказал Лука Comisso, докторской научный сотрудник Колумбийского университета и первый автор на изучении.

«Регион, в котором размещается черных дыр и нейтронных звезд пронизана чрезвычайно горячего газа из заряженных частиц, а силовые линии магнитного поля тащили за хаотических движений газа, привод ядреного магнитного пересоединения», — добавил он. «Именно благодаря наведенных электрических полей на переподключение и турбулентности, что частицы ускоряются в самых экстремальных энергиях, значительно выше, чем в самых мощных ускорителях на Земле, как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе.»

При изучении турбулентного газа, ученые не могут предсказать хаотические движения точно. Дело с математикой турбулентности сложно, и он является одной из семи «премии тысячелетия» — математических проблем. Для решения этой задачи с астрофизической точки зрения, Comisso и Сирон разработана обширная супер-компьютерное моделирование — один из крупнейших в мире когда-либо делал в этой области исследований-для решения уравнений, описывающих турбулентность в Газе заряженных частиц.

«Мы использовали наиболее точный метод — метод частиц в ячейках метод-для расчета траекторий сотни миллиардов заряженных частиц, которые самосогласованно диктовать электромагнитных полей. И это электромагнитное поле, которое говорит им, как двигаться», — сказал Сирон, ассистент-профессор астрономии Колумбийского университета и главный исследователь исследования.

Сказал Сирон, что ключевым моментом исследования было выявление роли магнитного пересоединения в турбулентной среде. Результаты моделирования показали, что пересоединение является ключевой механизм, который выделяет частицы, которые впоследствии будут ускорять ход турбулентных магнитных полях вплоть до самых высоких энергий.

Моделирование также показало, что частицы получили большую часть своей энергии на подпрыгивание случайным образом на чрезвычайно высокой скорости с колебаниями турбулентности. Когда магнитное поле является сильным, этот механизм ускорение очень быстрое. Но в сильных полях также заставить частицы на криволинейной траектории, и, таким образом, они испускают электромагнитное излучение.

«Это действительно излучение вокруг черных дыр и нейтронных звезд, которые делают их блеск, это явление мы можем наблюдать на Земле», — сказал Сирон.

Конечная цель, говорят исследователи, чтобы узнать что на самом деле происходит в экстремальных условиях, вокруг черных дыр и нейтронных звезд, которые могли бы пролить дополнительный свет на фундаментальную физику и улучшить наше понимание того, как работает наша Вселенная.

Они планируют связать свою работу еще более твердо с наблюдениями, путем сравнения своих предсказаний с электромагнитного спектра испускаемого от Крабовидной туманности, наиболее интенсивно изучаемых яркий остаток сверхновой (звезды, которые яростно взорвалась в 1054 году). Это будет жестким испытанием для их теоретического объяснения.

«Мы выяснили важную связь между турбулентностью магнитного пересоединения и ускорения частиц, но там еще так много работы предстоит сделать», — сказал Comisso. «Успехи в этой области исследований редко вклада горстка ученых, но они являются результатом больших совместных усилий».

Другие исследователи, такие как плазменные группы астрофизики в Университете Колорадо Боулдер, вносят важный вклад в этом направлении, сказал Comisso.

сделать разницу: спонсорские возможности