Физики объяснили горячее излучение холодных комет
Источники рентгеновского излучения — обычно очень горячие тела, такие как наше Солнце. Но ученые уже несколько лет знают, что иногда рентгеновские телескопы видят и очень холодные объекты — такие как кометы, а холоднее них в космосе существует не так уж много объектов. Впервые ученые наблюдали этот феномен в 1996 году: тогда аппарат ROSAT измерил рентгеновские волны, приходящие от кометы Хякутакэ.
Ученые предположили, что кометы излучают в результате «обмена зарядами»: сталкиваясь с электронами окружающего комету газа, энергию в форме рентгеновского излучения выделяют положительно заряженные ионы солнечного ветра. В следующий раз рентген от кометы заметили в 2000 году, с помощью обсерватории «Чандра». Как и четыре года назад, волны жесткого рентгена приходили со стороны кометы, обращенной к Солнцу, и ослабевали по мере удаления кометы от звезды.
Международная группа астрономов под руководством Боба Бинэма (Bob Bingham) указала на несовершенство гипотезы об обмене зарядами, и предложила собственную. По мнению группы Бинэма, рентген комет — это энергия, которую выделяют частицы, которые тормозятся в электрическом поле, а не в результате столкновений с другими частицами. Расчеты характеристик тормозного излучения совпали с данными наблюдений, отмечает Бинэм. Но группа не ограничилась расчетами: чтобы проверить свою гипотезу, астрономы построили модель кометы.
Сначала ученые создали подобие солнечного ветра, обстреливая лазерными импульсами металлическую фольгу. В результате появился высокоскоростной поток ионизированного газа. На пути этого потока поместили твердую сферу — она и выполняла роль кометы. Сталкиваясь со сферой, поток плазмы менял направление, ударная волна сообщала дополнительное ускорение электронам, и часть из них давала рентгеновское излучение — но только в присутствии магнитного поля.
«Наш эксперимент важен, потому что мы экспериментально доказываем, что» объекты, которые движутся сквозь плазму в магнитном поле, могут выступать ускорителями электронов», — пояснил Бинэм. Подобные явления характерны не только для комет, но и планет, обладающих магнитным полем — например, Земли, а еще — для останков сверхновых, очень быстро вращающихся нейтронных звезд.
Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.
