Раскрыта загадка самого яркого космического взрыва

Международная группа физиков из США, Швеции, Франции и Англии в лабораторных условиях воссоздала мини-версию загадочных гамма-всплесков (ГВ) — космических выбросов энергии взрывного характера. В рамках эксперимента был предложен вероятный механизм их возникновения, заключающийся в испускании черными дырами пучков частиц, которые вращаются внутри мощных магнитных полей.

Гамма-всплески возникают в отдаленных галактиках и длятся от нескольких секунд до часа. Самый яркий из них — GRB 080319B — наблюдался 19 марта 2008 года и был в течение 30 секунд заметен невооруженным взглядом. При этом источник ГВ находился в галактике, удаленной на 7,5 миллиарда световых лет, что стало рекордом среди далеких объектов, видимых на ночном небе. Возможной причиной всплеска назывался выброс (джет) гамма-лучей, один из пучков которых был направлен на Землю.

Для моделирования ГВ физики использовали лазер Gemini в Лаборатории Резерфорда-Эплтона (Великобритания). Это устройство излучало кратковременные — в течение нескольких фемтосекунд (10-15 секунды) — импульсы энергии в 600 мегаэлектронвольт. Они сталкивались со свинцовой мишенью толщиной от 5 до 25 миллиметров. При этом формировалась плазма, состоящая из электронов и их античастиц — позитронов.

Электрон-позитронный пучок затем проходил через ячейку, заполненную гелием. С помощью специального оборудования ученые проследили за изменением его физических характеристик в нейтральной газообразной среде, в том числе спектров электронов и позитронов. Одновременно с этим генерировался протонный пучок, который взаимодействовал с плазмой. Это позволило выполнить протонную радиографию электрон-позитронного пучка и измерить силу магнитных полей, возникающих при прохождении последнего через гелий.

Оказалось, что сила созданных в ходе эксперимента магнитных полей равна той, что предсказывается соответствующими моделями гамма-всплесков. Джеты плазмы, выброшенные сверхмассивной черной дырой или пульсаром, проходят через межзвездную среду, что порождает долгоживущие магнитные поля, необходимые для появления мощной вспышки рентгеновского излучения.