Під час руху майже зі швидкістю світла з електронами відбувається щось дивне: загадку вирішено

У космосі вибухи наднових, чорні діри та інші космічні події можуть прискорювати електрони до майже швидкості світла. Це називається релятивістською швидкістю. Вважається, що ударні хвилі, які виникають унаслідок передачі енергії між частинками під час космічних подій, діють як природні прискорювачі частинок і відповідають за прискорення електронів до релятивістських швидкостей. Це явище називається дифузійним ударним прискоренням. Але є одна проблема. Перш ніж електрони зможуть прискоритися цими ударними хвилями, вони повинні містити певну кількість енергії. Ніхто не знає, як електрони отримують цю початкову енергію і це називається проблемою інжекції електронів. Тепер нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Communications, пояснює прискорення електронів у космічному просторі, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Учені зібрали дані космічних апаратів NASA, які дають уявлення про те, як сонячні вітри впливають і взаємодіють із магнітосферою Землі, а також розкривають поведінку плазми та магнітних полів у просторі навколо Землі та Місяця. Особливу увагу вчених привернула подія головної ударної хвилі.

Це ударна хвиля, яка утворюється, коли сонячний вітер, що швидко рухається, різко сповільнюється і нагрівається під час зіткнення з магнітосферою Землі.

Під час цієї події електрони в околицях Землі, де сонячний вітер попередньо збурений його взаємодією з ударною хвилею, отримали безпрецедентний рівень енергії: понад 500 кілоелектронвольт. Але зазвичай електрони в цій області космосу мають енергію приблизно 1 кілоелектронвольт.

Результати дослідження показують, що високоенергетичні електрони створюються за допомогою поєднання різних процесів, які включають взаємодію з плазмовими хвилями, часовими структурами в області перед головною ударною хвилею Землі і самою ударною хвилею. Разом ці процеси прискорюють електрони і дають їм найвищу енергію.

Вчені вважають, що прискорення електронів є результатом багатьох подій, спричинених плазмою, що відбуваються в різних масштабах. Але ці явища заряджають частинки в космосі. Автори дослідження вважають, що це відкриття допоможе зрозуміти прискорення електронів не тільки в Сонячній системі, а й у далеких куточках Всесвіту.

Як уже писав Фокус, будівельними блоками Всесвіту можуть бути не частинки, а щось інше. Вчені вважають, що теорія струн може бути правильною, адже вони отримали деякі важливі підказки.

Також Фокус писав про те, що згідно з новим дослідженням не тільки перші зірки своїм світлом закінчили період темних віків у Всесвіті, а й величезні чорні діри, що створюють яскраві квазари.