Международная группа ученых под руководством ученых Оксфордского университета впервые создала в лаборатории аналоги космических «огненных шаров» (fireballs) — потоки электронов и позитронов, проходящие через плазму. Для этого они использовали ускоритель Super Proton Synchrotron на площадке CERN и специальную экспериментальную установку HiRadMat.
Цель эксперимента — воспроизвести условия, аналогичные тем, в которых излучение активных галактических ядер (блазаров) преодолевает межгалактическое пространство. Блазары генерируют узконаправленные потоки частиц, включая высокоэнергетические гамма-лучи в тераэлектронвольтовом диапазоне. Однако при проходе через космическое пространство часть этих лучей должна преобразоваться в пары электрон–позитрон и затем порождать другие гамма-лучи меньшей энергии. Но именно последние наблюдаются лишь частично или вовсе отсутствуют.
Одна из главных гипотез предполагает, что нестабильное взаимодействие лучей с окружающей разреженной плазмой приводит к рассеянию и поглощению энергии. Поэтому вторичные гамма-лучи и «не доходят» до нас. Альтернативная версия — что на частицы воздействуют межгалактические магнитные поля, и излучение просто отклоняется от «дороги» к Земле. Но последняя теория не вполне объясняет полное отсутствие вторичного гамма-излучения.
В лаборатории ученые сгенерировали пары электронов и позитронов и пропустили их через метровую область, заполненную плазмой, имитирующей межгалактическую среду. Они смогли измерить профиль лучей и параметры магнитного поля, возникающего при прохождении «огненного шара».
Результаты оказались неожиданными: поток остался узким, устойчивым, с минимальным влиянием нестабильностей и почти без самогенерируемых магнитных полей. При экстраполяции этих данных на астрофизические масштабы результаты эксперимента говорят о том, что плазменные эффекты недостаточны, чтобы объяснить исчезновение или недостаток ожидаемого гамма-излучения.
Таким образом, на первый план выходит гипотеза о том, что пространство между галактиками пронизано слабыми магнитными полями, способными отклонять частицы и направлять гамма-лучи в сторону от луча зрения земных детекторов. Эти поля, возможно, являются реликтами ранней Вселенной.
Остается открытым вопрос, каким образом зародились такие магнитные поля и как они эволюционировали в юной и зрелой Вселенной. Ученые надеются, что будущие наземные и космические телескопы, такие как Черенковская Телескопическая Обсерватория (CTA), позволят получить данные с более высоким разрешением и проверить новые гипотезы.
Исследователи подчеркивают значимость лабораторной астрофизики как моста между теорией и наблюдениями: воспроизводя экстремальные космические процессы в земных условиях, можно проверять идеи, которые иначе были бы чисто умозрительными и недостоверными.
Недавно российские ученые объяснили ускорение межзвездного объекта 3I/ATLAS: его подгоняет солнечный ветер.
