幾十年來，科學(xué)家一直在推測從天體區(qū)域發(fā)出的電磁輻射的起源，這些天體所在的黑洞和中子星是宇宙中最神秘的物體。

天體物理學(xué)家認(rèn)為，這種高能輻射(使中子星和黑洞發(fā)光)是由以幾乎光速運(yùn)動的電子產(chǎn)生的，但是加速這些粒子的過程仍然是個(gè)謎。

現(xiàn)在，哥倫比亞大學(xué)的研究人員對這些高能粒子加速的物理基礎(chǔ)提出了新的解釋。

在《天體物理學(xué)雜志》 12月號發(fā)表的一項(xiàng)研究中，天體物理學(xué)家盧卡·科莫索(Luca Comisso)和洛倫佐·西羅尼(Lorenzo Sironi)利用大型超級計(jì)算機(jī)模擬來計(jì)算加速這些粒子的機(jī)制。他們得出結(jié)論，它們的通電是混沌運(yùn)動與超強(qiáng)磁場重新連接之間相互作用的結(jié)果。

哥倫比亞大學(xué)的博士后研究科學(xué)家，第一作者，作者盧卡研究。

他補(bǔ)充說：“擁有黑洞和中子星的區(qū)域被帶電粒子的極熱氣體所滲透，而磁場線由于氣體的混沌運(yùn)動而被拉動，從而引發(fā)了強(qiáng)烈的磁重聯(lián)。”“由于重新連接和湍流引起的電場，粒子被加速到最極端的能量，遠(yuǎn)高于地球上最強(qiáng)大的加速器，例如歐洲核子研究組織的大型強(qiáng)子對撞機(jī)。”

在研究湍流氣體時(shí)，科學(xué)家無法精確預(yù)測混沌運(yùn)動。處理湍流數(shù)學(xué)是困難的，它構(gòu)成七個(gè)“千年獎”數(shù)學(xué)問題之一。為了從天體物理學(xué)的角度解決這一挑戰(zhàn)，Comisso和Sironi設(shè)計(jì)了廣泛的超級計(jì)算機(jī)模擬(其中是該研究領(lǐng)域有史以來最大規(guī)模的模擬)，以解決描述帶電粒子氣體中湍流的方程。

“我們使用最精確的技術(shù)-粒子在細(xì)胞中的方法-計(jì)算了數(shù)千億個(gè)帶電粒子的軌跡，這些軌跡自洽地決定了電磁場。正是這種電磁場告訴了他們?nèi)绾芜\(yùn)動，”哥倫比亞大學(xué)天文學(xué)助理教授，該研究的主要研究員西羅尼說。