Ученые создали ударные волны сверхновых на Земле

Когда звезды умирают и становятся сверхновыми, они создают ударные волны, которые выбрасывают высокоэнергетические частицы во Вселенную. Волны действуют почти как ускорители, выталкивая частицы так быстро, что их скорость приближается к скорости света. Однако ученым еще только предстоит понять, как именно и почему ударные волны ускоряют частицы.

«Это захватывающие системы, но из-за удаленности их трудно изучать», — говорит старший научный сотрудник Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики Фредерико Фьюза, который возглавлял исследование.

Чтобы лучше изучить космические ударные волны, ученые воссоздали их на Земле — уменьшенную версию остатков сверхновой.

Фьюза и его коллеги работали над созданием быстрой диффузной ударной волны, которая могла бы имитировать волну сверхновой. Исследователи «стреляли» мощными лазерами в углеродные листы, чтобы создать два плазменных потока, направленных друг на друга. Согласно заявлению, когда плазменные потоки сталкивались, они создавали ударную волну «подобную удару сверхновой». Во время экспериманта наблюдения проводились с помощью оптических и рентгеновских технологий.

Ученые подтвердили, что удар способен ускорять электроны почти до скорости света. Однако остается загадкой, как именно это происходит, что побудило исследователей перейти к компьютерному моделированию.
«Мы не можем видеть детали того, как частицы получают энергию даже в экспериментах, не говоря уже о астрофизических наблюдениях. Теперь пришло время симуляции», — сказала соавтор нового исследования Анна Грасси.

Компьютерные модели, созданные Грасси, выявили возможное объяснение: ускорять электроны до наблюдаемых скоростей могут турбулентные электромагнитные поля внутри ударной волны.