Кредит зображення: Хаббл
Вчені Каліфорнійського університету, що працюють в Національній лабораторії Лос-Аламоса, запропонували нову теорію для пояснення руху величезних енергетичних полів у гігантських радіогалактиках (ГРГ). Теорія може стати основою для цілком нового розуміння способів, якими космічні промені - і їх підписні радіохвилі - поширюються та подорожують міжгалактичним простором.
У статті, опублікованій цього місяця в The Astrophysical Journal Letters, вчені пояснюють, як відновлення магнітного поля може бути відповідальним за прискорення релятивістських електронів у великих міжгалактичних обсягах. Тобто рух заряджених частинок у просторі, які спочатку підживлюються масивними чорними дірами.
"Якщо наше розуміння цього процесу є правильним, - каже астрофізик Лос-Аламоса Філіп Кронберг, - це може бути зміною парадигми в поточному мисленні про природу ГРГ і космічних променів".
Дослідники досі не повністю розуміють, чому відбувається повторне підключення магнітного поля, але це багато що відомо: глибше розуміння механізму могло б мати важливе застосування тут, на Землі, наприклад, створення системи магнітного утримання для реакторів плавлення енергії.
Якщо теорія вчених Лос-Аламоса правильна, відкриття також має широкі астрофізичні наслідки. Це означає, що повторне з'єднання магнітного поля чи якийсь інший високоефективний процес перетворення енергії «поле в частинку» може бути головним джерелом усіх позагалактичних радіоджерел, а можливо, і загадкових «частинок космічного променя ультрависокої енергії».
Гігантські радіогалактики - це величезні небесні об'єкти, які випромінюють континуум радіохвиль, які можна виявити за допомогою радіотелескопів, таких як у дуже великому масиві в Сокорро, штат Нью-Йорк, використовуючи вичерпні дані про сім найбільших радіогалактик у Всесвіті, зібрані за останні два десятиліття, дослідники змогли вивчити енергетичні поля космічних променів, які виганяються з центрів ГРГ - які майже напевно містять надмасивні чорні діри - назовні на кілька мільйонів світлових років у міжгалактичний простір (1 світловий рік = 5 900 000 000 000 миль).
Дослідники Лос-Аламосу прийшли до висновку, що високий вміст енергії цих гігантських радіогалактик, їх великі впорядковані структури магнітного поля, відсутність сильних масштабних ударів та дуже низька внутрішня щільність газу вказують на пряму та ефективну конверсію магнітного поля до енергії частинок у процесі, який астрофізики називають підключенням магнітного поля. Повторне з'єднання магнітного поля - це процес, коли лінії магнітного поля з’єднуються і зникають, перетворюючи енергію поля в енергію частинок. Повторне підключення вважається ключовим процесом у коронці Сонця для отримання сонячних спалахів та в пристроях для плавного експерименту, званих токамаками. Він також виникає при взаємодії сонячного вітру з магнітним полем Землі і вважається основною причиною магнітосферних штормів.
Дослідження визначило, що вимірювання загального вмісту енергії принаймні однієї з цих гігантських радіогалактик - яка, як вважають, має у своєму центрі чорну діру, маса якої в 100 мільйонів разів більша від нашого сонця, - 10 61 ерг. Ерги - це міра енергії, де один ерг - це кількість енергії, необхідної для підняття одного грама ваги на відстань одного сантиметра. Цей енергетичний рівень 10 61 ерг в кілька разів перевищує термоядерну енергію, яку можуть вивільнити всі зірки в галактиці, що пропонує істотне підтвердження дослідникам, що джерелом вимірюваної енергії не може бути типовий сонячний синтез або навіть наднові.
Окрім високого вмісту енергії, велика впорядкована структура магнітного поля та відсутність сильних масштабних поштовхів - на зразок тих, які можуть бути наслідком вибуху наднової - змусили вчених вважати, що процес відновлення магнітного поля знаходиться на роботі.
Окрім Кронберга, теорія є результатом роботи вчених Лос-Аламоса Стірлінга Колгейта, Хуі Лі та Квентіна Дафтона. Дослідження фінансувалось за рахунок фінансування науково-дослідних розробок у Лос-Аламосі (LDRD). LDRD фінансує базові та прикладні дослідження та розробки, орієнтуючись на творчі концепції, обрані на розсуд директора лабораторії.
Національною лабораторією Лос-Аламосу керує Каліфорнійський університет для Національної адміністрації ядерної безпеки (NNSA) Міністерства енергетики США та працює у партнерстві з національними лабораторіями Сандіа та Лоуренса Лівермора для підтримки ННСА в його місії.
Лос-Аламос покращує глобальну безпеку, забезпечуючи безпеку та впевненість у американських ядерних запасах, розробляючи технології для зменшення загроз від зброї масового знищення та покращуючи спадщину екологічних та ядерних матеріалів холодної війни. Можливості Лос-Аламоса допомагають нації у вирішенні питань енергетики, довкілля, інфраструктури та біологічної безпеки.
Оригінальне джерело: Вісник Національної лабораторії в Лос-Аламосі
