Космическая «буря» в пробирке
Сотрудница лаборатории имени Резерфорда за работой на лазере «Вулкан». Источник: stfc.ac.uk

Сотрудница лаборатории имени Резерфорда за работой на лазере «Вулкан». Источник: stfc.ac.uk

Физики научились создавать микро-сверхновые в лаборатории при помощи лазера

Британские физики приспособили один из самых мощных лазеров мира в лаборатории имени Резерфорда для создания миниатюрных подобий сверхновых, процесс взрыва которых теперь можно изучать прямо на Земле. Схема «генератора сверхновых» и результаты наблюдения за их взрывами в лаборатории опубликованы в журнале Nature Physics.

«Законы физики одинаковы для всех точек Вселенной, что позволяет уменьшить многие "космические" феномены до удобных для нас размеров. К примеру, волны в ведре воды ничем не отличаются по своим свойствам от "девятых валов" в океане. По этой причине наши эксперименты можно использовать для изучения сверхновых, в той же мере, что и астрономические наблюдения», — пояснил Джианлука Грегори из Оксфордского университета. Он и его коллеги смогли создать «карманный» аналог сверхновой Cas A, вспыхнувшей в созвездии Кассиопеи примерно 300 лет назад, экспериментируя с одним из самых мощных и «скорострельных» лазеров Великобритании — установкой Vulcan, способной генерировать серии из сверхкоротких импульсов мощностью в петаватт.

Авторов статьи интересовала эта сверхновая по той причине, что с момента ее обнаружения в 1980 году астрономы так и не смогли объяснить существования необычных «узелков» в возникшей на ее месте туманности, заметных в оптическом и рентгеновском диапазонах. Во всех других отношениях Cas A является обычной сверхновой типа IIb, возникшей в результате гравитационного коллапса «разбухшей» престарелой звезды.

Физики заметили, что мощности и «кучности» Vulcan достаточно для разогрева и сжатия небольших фрагментов материи до температур и давления, похожих на те, которые господствуют внутри звезды перед ее смертью. Руководствуясь этой идеей, они попытались воссоздать сверхновую в лаборатории при помощи лучей Vulcan.

Схема лазера «Вулкан» мощностью 10 петаватт. Источник: stfc.ac.uk

Схема лазера «Вулкан» мощностью 10 петаватт. Источник: stfc.ac.uk

Процесс создания «карманной» сверхновой весьма сложный, поскольку «звезду» нужно равномерно сжать со всех сторон, соблюдая особый температурный режим и давление «межзвездной среды», роль которой играло разреженное облако газа. Для определения всех этих параметров ученым пришлось создать компьютерную модель сверхновой, на работу с которой было затрачено свыше 20 миллионов часов работы суперкомпьютеров в Аргоннской национальной лаборатории в США.

Вычислив все необходимые свойства суперновой, физики приступили к «розжигу» сверхновой. Для этого они вырастили нить из углерода толщиной в человеческий волос и поместили его камеру, где находилось три излучателя Vulcan’а. Лазеру было достаточно всего 0,3 микросекунды, для того чтобы превратить нить в подобие сверхновой. За это время материя «звезды» успевала сжаться, разогреться до сверхвысоких температур, взорваться и превратиться в туманность.

Первые версии лабораторной сверхновой были мало похожи на то, как сегодня выглядит Кассиопея А. Это заставило ученых предположить, что распространению ударной волны и газов сверхновой что-то мешало. Наиболее вероятным кандидатом на роль таких препятствий являются «комки» межзвездного газа, расположенные неподалеку от умирающей звезды. Группа Грегори остроумно заменила этих комки газа пластиковой сеткой, которая окружала углеродную «звезду» и мешала ее останкам распространяться по камере, игравшей роль космоса.

«Когда ударная волна и поток газов проходили через решетку, они становились крайне неоднородными и турбулентными, что делало нашу микро-сверхновую неотличимой от того, как выглядит Cas A в реальности. Кроме того, мы обнаружили, что магнитное поле в останках сверхновой было гораздо сильнее во время экспериментов с сеткой, чем во время экспериментов без нее. Это открытие говорит в пользу того, что сверхновые не всегда напоминают идеальный шар, расширяющийся по всем направлениям», — отметил Грегори.

По оценкам ученых, их «генератор сверхновых» можно использовать и для изучения других типов взрывов, возникающих при смерти престарелых светил или при слиянии белых карликов или нейтронных звезд. По их словам, подобные эксперименты помогут понять, как формировались и распространялись по Вселенной атомы тяжелых элементов и гигантские «безродные» магнитные поля, наполняющие Млечный Путь и другие галактики.

Кавалерия в Крымской войне Далее в рубрике Кавалерия в Крымской войнеНовый перевод фундаментальной «Истории кавалерии» Джорджа Денисона, написанной в 1870-х годах, сейчас читается как эпитафия этому роду войск Читайте в рубрике «Наука и технологии» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

02 июня 2014, 10:18
Очень сложные исследования ,мне только интересно учитывается ли состояние невесомости,в котором обычные сверхновые взрываются или все такие это сложно седлать для таких маленьких и сложных объектов.
02 июня 2014, 10:25
Я думаю что, конечно же, это учитывалось и в скором будущем, возможно, появится немного больше информации об этих исследованиях.
02 июня 2014, 14:12
Вот так сидит сейчас какой-нибудь физик-ядерщик в другом измерении, и пытается превратить наше Солнце в сверхновую, наблюдая за этим в микроскоп. В масштабах Вселенной сложно определить, где малое, а где великое. Мы с нашей Землей, да и вообще с Солнечной системой, крохотная песчинка в бескрайнем Космосе. Тем не менее пытаемся проникать в тайны мироздания и еще устраивать там разрушения. Не одобрямс
02 июня 2014, 15:05
Наше солнце сверхновой никогда не станет,масса маловата у него.
03 июня 2014, 12:12
И какая же от всего этого практическая польза обществу?
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Дискуссии без купюр.
Читайте «Русскую планету» в социальных сетях и участвуйте в обсуждениях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»