Международная команда ученых впервые в мире создала плазменные «огненные шары» в ЦЕРН для исследования одной из самых загадочных тайн астрофизики: проблемы недостающих гамма-лучей от блазаров. Этот новаторский эксперимент, опубликованный 3 ноября в Proceedings of the National Academy of Sciences, может революционизировать наше понимание магнитных полей, которые могут быть реликтами ранней Вселенной.
Воссоздание космических условий в лаборатории
Исследовательская группа под руководством Оксфордского университета использовала суперпротонный синхротрон ЦЕРН в Женеве для генерации электрон-позитронных пар и их прохождения через метровую плазму. Это создало масштабную лабораторную модель каскадов частиц, вызванных блазарами и распространяющихся через межгалактическое пространство.
Блазары — это активные галактики, приводимые в действие сверхмассивными чёрными дырами, которые запускают узкие пучки частиц и излучения, движущиеся почти со скоростью света в направлении Земли. Эти джеты производят интенсивное гамма-излучение, достигающее нескольких тераэлектронвольт, которое регистрируется наземными телескопами.
Однако по мере того, как эти высокоэнергетические гамма-лучи путешествуют через межгалактическое пространство, они должны рассеиваться на фоновом звёздном свете, создавая каскады электрон-позитронных пар, которые генерируют гамма-лучи более низкой энергии, обнаруживаемые космическими телескопами, такими как Fermi. Тем не менее эти предсказанные гамма-лучи так и не были обнаружены.
Неожиданные результаты указывают на первичные магнитные поля
Результаты эксперимента удивили исследователей. Вопреки ожиданиям, электрон-позитронный пучок оставался узким и практически параллельным, с минимальными возмущениями или самогенерируемыми магнитными полями. «Результаты были поразительными», — говорится в опубликованном исследовании.
При экстраполяции на астрофизические масштабы эти данные позволяют предположить, что пучково-плазменные неустойчивости слишком слабы, чтобы объяснить отсутствующие гамма-лучи в диапазоне ГэВ, что подтверждает гипотезу о том, что слабые межгалактические магнитные поля отклоняют частицы от линии визирования Земли.
«Наше исследование демонстрирует, как лабораторные эксперименты могут помочь устранить разрыв между теорией и наблюдением, углубляя наше понимание астрофизических объектов на основе данных спутниковых и наземных телескопов», — сказал ведущий исследователь профессор Джанлука Грегори из Оксфордского университета.
Исследование указывает на то, что межгалактическая среда, вероятно, содержит магнитные поля, являющиеся реликтами ранней Вселенной. Однако это поднимает новые вопросы о том, как такие поля могли сформироваться в чрезвычайно однородном раннем космосе, что потенциально требует новой физики за рамками Стандартной модели.
More information: Charles D. Arrowsmith et al, Suppression of pair beam instabilities in a laboratory analogue of blazar pair cascades, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2513365122. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2509.09040
Контекст. Изначально. Информация.
https://www.rochester.edu/newscenter/relativistic-pair-plasma-beams-experiments-610432/#:~:text=Now%2C%20for%20the%20first%20time,of%20magnitude%20more%20pairs%20than
Комментариев нет:
Отправить комментарий