Ученые воспроизвели взрыв сверхновой в лаборатории

Создав в лабораторных условиях экстремально сильное магнитное поле, ученые показали, что ударные волны в нем вытягиваются в одном направлении. Это объясняет несферическую форму остатков сверхновых. Результаты опубликованы в журнале Astrophysical Journal.

Когда жизнь звезды заканчивается взрывом сверхновой, ударные волны от нее распространяются в окружающей среде на расстояние тысяч световых лет. При равномерном рассеянии энергии во всех направлениях остатки сверхновых, в соответствии со всеми моделями, должны быть сферически симметричными. Тем не менее, наблюдения показывают, что большинство из них осесимметричные или бочкообразные, то есть вытянутые вдоль одной оси, а не сферические.

Ученые выдвигали различные гипотезы, чтобы объяснить эти наблюдения, но до сих пор ни одна из них не была достоверно доказана.

Астрофизики из Политехнической школы Парижа под руководством Пола Мейби (Paul Mabey) совместно с британскими коллегами из Оксфордского университета, Центра имени Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) в Германии и Французской комиссии по альтернативной энергии и атомной энергии (CEA) решили проверить одну из гипотез.

Она предполагает, что ударные волны от звездных взрывов в сильном магнитном поле принимают преимущественное направление, так как физические и химические свойства межзвездной среды под действием магнитогидродинамических шоков меняются.

Исследователи с помощью мощных импульсных лазеров практически воспроизвели этот астрофизический феномен в уменьшенном масштабе в Лаборатории интенсивных лазеров (LULI) Политехнической школы Парижа. В качестве прототипа ученые взяли объект G296.5 + 10.0, который легко наблюдать в телескопы с поверхности Земли.

Катушка Гельмгольца, создающее однородное магнитное поле примерно в двести тысяч раз более сильное, чем земное — до 10 Тесла — была разработана и построена учеными из Дрезденской лаборатории сильных магнитных полей и Института радиационной физики в HZDR. Там же разработали генератор импульсов высокого напряжения, который затем был размещен в LULI. Авторы отмечают, что такие условия встречаются только на просторах Вселенной и никогда ранее в лаборатории не воспроизводились.

Астрофизики обнаружили, что в экстремально сильном магнитном поле генерируемая лазером взрывная волна становится вытянутой и расширяется в одном направлении. При этом главная ось волны совпадает с направлением однородного магнитного поля.

Результаты эксперимента подтверждают гипотезу о том, что осесимметричная форма остатков сверхновых связана именно с действием магнитного поля.

Ученые планируют продолжить наблюдения остатков сверхновых, а также лабораторные исследования в LULI для определения силы и направления магнитных полей во Вселенной.