Сегодня 19 марта 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные раскрыли загадку «лучей смерти» — испускаемых чёрными дырами струй высокоэнергетических частиц

С момента случайного обнаружения гамма-всплесков (джетов) в 1967 году американским военным спутником Vela учёные не прекращали гадать о природе подобных явлений. Позже выяснилось, что источником высокоэнергетических всплесков являются, в частности, чёрные дыры. Но однозначной трактовки события не было до недавнего времени, когда группа астрофизиков сообщила о фактах, подтверждающих одну из нескольких моделей ускорения джетов.

 Источник изображения: NASA/Pablo Garcia

Учёные обнаружили естественный ускоритель частиц джета чёрной дыры. Источник изображения: NASA/Pablo Garcia

Строго говоря, наибольшее распространение получили две теории ускорения джетов — видимых с Земли ярчайших вспышек во всех наблюдаемых диапазонах электромагнитных волн от рентгеновского до видимого и инфракрасного, а также в радиодиапазоне. Если бы такая вспышка возникла в нашей галактике и была направлена в нашу сторону, жизнь на Земле задуло бы как свечу во время урагана. К счастью, в галактиках они возникают крайне редко, и должно быть соблюдено непременное условие — энергетическая струя должна быть направлена на нас (собственно, в других случаях джеты банально не регистрируются).

Согласно одной теории, ускорение джетов происходит в процессе изменений в магнитных полях — что-то похожее на электромагнитную линзу, которая придаёт высокоэнергетическим частицам дополнительное ускорение. Другая теория трактует ускорение частиц до околосветовых скоростей в процессе взаимодействия вещества в струе с окружающим чёрную дыру веществом. Это как с мойкой высокого давления, когда узкое сопло придаёт струе дополнительное ускорение. Выброшенные с полюсов чёрной дыры энергичные частицы сталкиваются с веществом или друг с другом, что придаёт им дополнительную энергию и ускоряет ещё сильнее.

Отметим, процесс возникновения струй (джетов) — это отдельный вопрос. Свою энергию джеты черпают из аккреционного диска — падающего на чёрную дыру вещества из окружающего пространства. Новое исследование касалось лишь вопроса ускорения частиц в струе до регистрируемых запредельных величин энергии. Загадку помог решить новый рентгеновский телескоп NASA IXPE, выведенный на орбиту 9 декабря 2021 года. Это первый в космосе инструмент, который способен измерять поляризацию рентгеновского излучения. Данные о поляризации дают возможность понять как и в каком направлении распространяются электромагнитные волны, что позволяет уточнять математические модели космических явлений.

С помощью телескопа IXPE астрофизики изучили рентгеновскую составляющую джета блазара Markarian 501 (галактика Маркарян 501 в созвездии Геркулеса). Этот объект — чёрная дыра в центре галактики — находится от нас на удалении 450 млн световых лет и ориентирован выбросом джета на Землю. Ранее поляризацию джета Маркарян 501 астрономы измерили для оптического диапазона и радиодиапазона.

 Рентгеновский космический телескоп IXPE. Источник изображения: NASA

Рентгеновский космический телескоп IXPE. Источник изображения: NASA

Когда были добавлены новые данные о поляризации рентгеновского диапазона, выяснилось, что сильнее всего поляризация выражена именно в этом диапазоне, и она убывает по мере перехода к оптическому и радиодиапазону. Тем самым учёные обнаружили область, в которой происходит ускорение частиц струи — то самое «сопло», которое придаёт джету дополнительное ускорение.

Как показало моделирование, энергией для ускорения служит энергия ударной волны джета. Частицы струи начинают двигаться быстрее частиц окружающего вещества — подобное явление мы наблюдаем при преодолении сверхзвуковым самолётом звукового барьера — и образованная в процессе ударная волна придаёт частицам дополнительное ускорение и повышенную яркость во всех регистрируемых диапазонах.

«Это 40-летняя загадка, которую мы разгадали, — сказал Яннис Лиодакис (Yannis Liodakis), ведущий автор исследования и астроном из FINCA, Финского центра астрономии при ESO. — Наконец-то у нас есть все кусочки головоломки, и картина, которую они создают, ясна».

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Бывшие сотрудники Blizzard рассказали, что происходит с сюжетными миссиями Overwatch 2 — их могут окончательно отменить 57 мин.
Более половины игровых студий применяют ИИ в разработке, показало исследование Unity 2 ч.
На смену Family Sharing в Steam придут «Семейные группы» с общей библиотекой, контролем за детьми и привязкой к региону 3 ч.
Nvidia запустила Quantum Cloud — облачный симулятор квантового компьютера для исследований 3 ч.
Telegram выгодно для себя привлёк $330 млн через продажу облигаций 3 ч.
Более 500 российских программистов приняли участие в совместном хакатоне Хоум Банка и «Сколково» 4 ч.
Всё своё ношу с собой: Nvidia представила контейнеры NIM для быстрого развёртывания оптимизированных ИИ-моделей 11 ч.
Nvidia AI Enterprise 5.0 предложит ИИ-микросервисы, которые ускорят развёртывание ИИ 12 ч.
NVIDIA запустила облачную платформу Quantum Cloud для квантово-классического моделирования 12 ч.
NVIDIA и Siemens внедрят генеративный ИИ в промышленное проектирование и производство 12 ч.
В Китае создали «саморазмножающиеся» дроны — они распадаются на независимые аппараты в форме кленового семени 40 мин.
Samsung основала лабораторию по разработке полупроводников для ИИ 55 мин.
«Мерлион» выпустит SSD, блоки питания и другие комплектующие под собственным брендом 2 ч.
Смарт-часы Xiaomi Watch S3 и Redmi Watch 4 для любителей активного образа жизни и ТВ-приставка Mi Box S 2 Gen для развлечений 3 ч.
SK hynix запустила массовое производство стеков памяти HBM3E — первой её получит Nvidia 4 ч.
Смартфоны Redmi Note 13 и 13 Pro+ 5G, планшет Xiaomi Pad 6 расширят возможности для работы и развлечений 5 ч.
Зарубежные поставщики Intel и TSMC не спешат строить свои предприятия в Аризоне 5 ч.
Nvidia и Synopsys внедрили искусственный интеллект в сфере литографической подготовки производства чипов 6 ч.
NVIDIA представила облачную платформу для исследований в сфере 6G 13 ч.
Ускорители NVIDIA H100 лягут в основу японского суперкомпьютера ABCI-Q для квантовых вычислений 13 ч.