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在地球实验室:重现超新星爆炸!
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在地球实验室:重现超新星爆炸!

2020-10-14 10:14 主页 来源:未知
在地球实验室:重现超新星爆炸!


由联邦理工学院科学家员领导的一个研究小组,为揭开我们从地球上观察到的许多超新星遗迹为什么是轴对称(沿着一个轴拉长)而不是球形的谜团铺平了道路,其研究成果发表在《天体物理学》期刊上。当一颗大质量恒星耗尽燃料时,就会发生超新星爆发,产生的巨大爆炸,在周围的介质中产生冲击波。这些被称为超新星残留物的冲击波可以绵延数千光年,横跨广阔的距离。
 
 
 
如果距离地球足够近,天文学家或许可以对它们进行采样研究,但遗憾的是,都太远了。迄今为止最好的模型预测,这些超新星爆炸残留物应该是球对称的,因为能量是向各个方向抛出。然而,望远镜拍摄了许多与我们预期不同的图像。例如,被命名为G296.5+10.0的超新星遗迹(目前还不够有名,不足以给它起一个更吸引人的名字)沿着它的垂直轴对称。
 
 
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天文学家提出了许多假说来解释这些观察结果,但到目前为止,很难对其进行检验。巴黎理工学院的研究员Paul Mabey和来自牛津大学Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)的国际合作者,以及法国替代能源和原子能委员会(CEA)在实验室中以较小的规模,重现了超新星爆炸这一天体物理现象,以解释这一谜团。为了做到这一点,研究使用了位于理工学院校园内强激光实验室(LULI)的高功率脉冲激光器。
 
 
 
重现超新星爆炸
 
 
 
研究还使用了一个产生比地球磁场强约20万倍的超强磁场来测试不同假设,发现当施加这个磁场时,冲击波会沿着一个方向拉长。结果支持在G296.5+10.0附近存在大尺度磁场并是当前形状原因的观点。极端磁场的强度达到10特斯拉,起源于所谓的亥姆霍兹线圈,该线圈由德累斯顿强磁场实验室和HZDR辐射物理研究所的科学家共同开发和建造,产生几乎均匀的磁场。
 
 
 
线圈由高压脉冲发生器供电,高压脉冲发生器也是在HZDR开发,并永久放置在LULI。最重要的是,正是这些独特仪器的技术发展,使这种极端条件成为可能,否则这些极端条件只能在浩瀚的宇宙中找到:它使研究人员能够研究超新星爆炸等现象,或者在实验室天体物理学中的新应用。天体物理学家现在希望利用目前和未来对超新星遗迹的观测,确定整个宇宙中磁场的强度和方向。
 
 
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此外,研究团队已经开始计划在LULI进行未来的实验,以便在实验室研究这些天体物理系统。许多超新星遗迹(SNR),如G296.5+10.0呈轴对称或桶状,而不是预测的球状,这样的形态,之前的研究已经与星系磁场的方向联系在一起,尽管这一点仍然不确定。这些信噪比在星际介质中产生磁流体动力学冲击,改变其物理和化学性质。由于所涉及的空间尺度较小,通过观测来研究是很困难的。
 
 
 
为了回答这些问题,研究进行了一个规模化的实验室实验,在这个实验中,激光产生的冲击波在均匀磁场影响下膨胀。爆炸波呈现出一个椭圆形,其长轴与磁场对齐,重现了超新星爆炸场景和及其超新星遗迹形状。