間違いなく、ブラック ホールと中性子星は、既知の宇宙で最も神秘的な天体です。星の寿命の終わりに発生するこれらの密集した物体を取り囲んできた謎の 1 つは、それらをホストする宇宙領域から放出される電磁放射の源です。
天体物理学者は何十年もの間、この高エネルギー放射は、ブラック ホールや中性子星の周りを光速に近い速度で移動する電子の産物であると考えてきました。
しかし、パズルの欠けているピースは、これらの電子がそのような相対論的速度に加速される原因となるプロセスです。
さて、the に発表された研究では 天体物理ジャーナル 、天体物理学者のルカ・コミッソとロレンツォ・シローニが、この加速の背後にあるこの謎のメカニズムを明らかにするために採用した大規模なスーパーコンピューターのシミュレーションについて議論します。
コロンビア大学の 2 人組が到達した結論は、この速度は、混沌とした運動と、途方もなく強力な磁場で見られる「リコネクション」と呼ばれる現象との間の相互作用によって付与されるということです。
研究者は続けて、ブラックホールと中性子星をホストする領域は、非常に高温のガス粒子の海に浸透していると説明しています。これらのガス粒子は無秩序に移動するため、磁力線を引きずります。これにより、強力な磁気再接続が促進されます。
カオスの計算
このような乱流ガスを研究する際の難しさは、カオス運動を正確に予測することが不可能であることです。実際、乱気流の数学を扱う問題は非常によく知られており、数学におけるミレニアム賞の課題を構成する 7 つの問題の 1 つとなっています。
Comisso と Sironi は、ガス中の荷電粒子の乱流を記述する方程式を解くために大規模なスーパーコンピューター シミュレーションを設計および採用することで、天体物理学的な観点からこの問題に取り組みました。これらのシミュレーションは、この研究分野でこれまでに作成された最大のものの一部です。
研究者は、この研究の最も重要な要素は、この乱流環境で磁気リコネクションが果たす役割を特定したことだと指摘しています。
彼らのシミュレーションは、再結合が磁場に加速されて相対論的速度に近い粒子を「選択」することを示唆しています。また、このシミュレーションでは、この環境の粒子が乱流の変動をランダムに跳ね返すことでほとんどのエネルギーを獲得したことも示されています。
この過程に関わる磁場が強ければ強いほど、電子の加速は速くなります。これらの強力なフィールドはまた、粒子を湾曲した軌道で移動させ、そのような加速が電磁放射の放出を引き起こします。
ブラック ホールと中性子星周辺の極端な環境を理解する
2人の研究者は、彼らの研究の最終的な目的は、ブラックホールと中性子星の両方を取り巻く極端な環境と、それらで発生するイベントをよりよく理解することであると指摘しています.
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チームは、シミュレーションによって明らかにされた予測を、カニ星雲から放出された電磁放射の観測と比較することを計画しています。星の激しい爆発から残ったこの明るい超新星の破片の電磁スペクトルを分析することで、彼らの研究を実際の観測に結び付けることができます。
元の研究:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab4c33
