Промені, що випускаються чорними дірами, в основному складаються з електронів та їх «антиматеріальних» компаньйонів — позитронів. У всіх частинок є антиречовини, які ідентичні їм у всьому, за винятком заряду. Такі промені повинні володіти сильними магнітними полями. Обертання цих частинок у полі породжує потужні спалахи гамма-випромінювання. Принаймі так прогнозують наші теорії. Але ніхто не знає, як ці поля повинні народжуватись.

На жаль, є кілька проблем у вивченні цих сплесків. Вони не тільки живуть дуже мало, але й — і це найбільш проблематично — народжуються в далеких галактиках, іноді за мільйони світлових років від Землі.

Отже, ви покладаєтесь на щось, що знаходиться неймовірно далеко, з’являється випадково і живе кілька секунд. Це схоже на спробу зрозуміти, з чого виготовлена свічка, маючи лише проблиски свічок, які час від часу спалахують в тисячах кілометрів від вас.

Найпотужніший лазер у світі

Нещодавно було запропоновано, що кращий спосіб з’ясувати, як народжуються гамма-сплески, — імітувати їх в невеликих масштабах в лабораторії, створивши невелике джерело електрон-позитронних пучків, і подивитись, як вони розвиваються самі по собі. Вчені з США, Франції, Великобританії та Швеції зуміли створити невелику версію цього явища, використовуючи найпотужніші на Землі лазери на зразок лазера Gemini, що належить Лабораторії Резерфорда-Еплтона в Англії.

Наскільки потужний найпотужніший лазер на Землі? Візьміть всю сонячну енергію, яка покриває всю Землю, і стисніть її до декількох мікрон (товщина людської волосини) — і отримаєте потужність лазерного пострілу Gemini. Вражаючи лазером комплексну мішень, вчені змогли вивільнити надшвидкі і щільні копії астрофізичних джетів і створити надшвидкі анімації їх поведінки. Результат вражаючий: вчені взяли справжній джет, який простягається на тисячі світлових років і стиснули його до декількох міліметрів.

Вчені вперше зуміли спостерігати ключові явища, які відіграють важливу роль у створенні гамма-променевих сплесків, типу самогенерації магнітних полів, які живуть тривалий час. Це дозволило підтвердити деякі великі теоретичні пророкування про силу і розподіл цих полів. Наша нинішня модель, яка використовується для розуміння гамма-променевих сплесків, знаходиться на вірному шляху.

Цей експеримент буде корисний не лише для розуміння гамма-променевих сплесків. Матерія, що складається з електронів і позитронів, являє собою надзвичайно цікавий стан речовини. Звичайна речовина на Землі складається здебільшого з атомів: важких позитивно заряджених ядер, оточених хмарою легких негативно заряджених електронів.

Через неймовірну різницю у вазі між цими двома компонентами (найпростіше ядро важить в 1836 разів більше електрона), майже всі явища, в нашому повсякденному житті, випливають з динаміки електронів, які набагато швидше реагують на будь-який вплив ззовні (світло, інші частинки, магнітні поля і так далі), ніж ядра. Але в електрон-позитронному пучку обидві частинки володіють однаковою масою, тому невідповідність в часі реакції повністю усувається. Це призводить до безлічі захоплюючих наслідків. Наприклад, в електрон-позитронному світі не існувало б звуку.

Навіщо нам взагалі переживати про настільки далекі події? Насправді є навіщо. По-перше, розуміння того, як народжуються гамма-сплески, дозволить нам зрозуміти набагато більше про чорні діри і відкрити велике вікно до розуміння того, як з’явився наш Всесвіт і як він буде розвиватись. По-друге, є й більш тонка причина. SETI — пошук позаземного інтелекту — шукає повідомлення інопланетних цивілізацій, намагаючись вловити електромагнітні сигнали з космосу, які не можна пояснити природним чином (в основному це стосується радіохвиль, але гамма-сплески також пов’язані з цим випромінюванням).

Звичайно, якщо ви спрямуєте детектор на космос, ви отримаєте багато різних сигналів. Але щоб вичленувати передачі розумних істот, спершу треба переконатись, що відомі всі натуральні джерела, які можна і потрібно виключити. Нове дослідження допоможе зрозуміти випромінювання чорних дір і пульсарів, тому, коли ми знову натрапимо на них, ми будемо знати, що це не інопланетяни.

Джерело