PNAS: в лаборатории впервые в мире созданы плазменные огненные шары

Международная команда физиков впервые в мире создала плазменные огненные шары в лаборатории, чтобы исследовать, как ведут себя струи частиц, выбрасываемые активными галактиками — блазарами. Эксперименты проводились на ускорителе Super Proton Synchrotron в ЦЕРНе. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Блазары — это галактики с сверхмассивными черными дырами, которые выбрасывают узкие потоки частиц и излучения почти со скоростью света. Эти струи производят гамма-излучение с энергией до нескольких тераэлектронвольт, однако наблюдения показывают загадочное отсутствие части ожидаемых фотонов.

Одна из гипотез гласила, что поток частиц, состоящий из электронов и позитронов, становится неустойчивым, сталкиваясь с межгалактической плазмой, и теряет энергию. Чтобы проверить это, исследователи с помощью установки HiRadMat в ЦЕРНе создали аналог такого пучка и пропустили его через метровый участок плазмы, наблюдая, как он взаимодействует с веществом.

Результаты оказались неожиданными: пучок остался стабильным и почти не создавал собственных магнитных полей. Это означает, что плазменная неустойчивость не может объяснить исчезновение гамма-лучей. Напротив, данные указывают на существование слабого магнитного поля, заполняющего межгалактическое пространство=.

"Наш эксперимент показывает, как лабораторные установки помогают связать наблюдения астрофизиков с фундаментальной физикой, — пояснил руководитель проекта профессор Джанлука Грегори из Оксфордского университета. — Такие работы приближают нас к пониманию происхождения магнитных полей и эволюции космических струй".

Соавтор исследования, профессор Боб Бингем из Центральной лазерной лаборатории, отметил, что результаты подтверждают потенциал "лабораторной астрофизики" — направления, которое позволяет воспроизводить экстремальные космические условия на Земле.

Ученые надеются, что будущие наблюдения с помощью новой обсерватории Cherenkov Telescope Array помогут проверить приблизят ответ на вопрос, как в ранней Вселенной возникли первые магнитные поля.