Группа исследователей из Японии, Южной Кореи и Китая воссоздала спектр излучения двойной системы, в которой находятся звезда и черная дыра, с помощью мощного лазера.

Изучение характеристик черных дыр связано с наблюдением их аккреционных дисков, образуемых веществом, которое перетекает к ним от звезд-компаньонов. При расшифровке экспериментальных спектров излучения учитывается процесс ионизации окружающего газа фотонами, которые испускает вещество центральной области аккреционного диска.

Для того чтобы смоделировать этот процесс в лаборатории, было необходимо создать мощный источник рентгеновского излучения, который заменил бы собой центр аккреционного диска. С этой целью авторы направили на полый пластиковый шар с толщиной стенки 6 и диаметром 500 мкм сразу 12 пучков лазерного излучения на длине волны 0,53 мкм. Общая энергия импульсов длительностью 1,2 нс составила 6 кДж; в результате была получена горячая, плотная плазма — искомый источник излучения, который действовал в течение 160 пс.

На расстоянии 1,2 мм от шара ученые расположили кремниевую фольгу, закрытую танталовой пластиной с прорезью. Синхронно с подачей основных лазерных импульсов на эту фольгу был направлен импульс излучения на длине волны 1,064 мкм интенсивностью 5•10¹⁰ Вт/см² и длительностью 10 нс. Это позволило создать «кремниевую плазму», на которую через прорезь воздействовало излучение «аккреционного диска».

Сравнив снятый спектр излучения с известными спектрами двойных систем Лебедь Х-3 и Паруса Х-1, ученые отметили их выдающееся сходство. «Кажется, у нас появился новый перспективный метод исследования процессов, проходящих вблизи черных дыр», — говорит физик Пол Дрейк (Paul Drake) из Мичиганского университета (США).

Сравнение спектра излучения фотоионизованной плазмы, полученной в эксперименте, и спектров излучения двойных систем Лебедь Х-3 и Паруса Х-1 (иллюстрация из журнала Nature Physics).

Полная версия отчета ученых будет опубликована в журнале Nature Physics; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Источник: science.compulenta.ru

ScienceNOW