黑洞和中子星如何发光的新理论

几十年来，科学家一直在推测从天体区域发出的电磁辐射的起源，这些天体所在的黑洞和中子星是宇宙中最神秘的物体。

天体物理学家认为，这种高能辐射(使中子星和黑洞发光)是由以几乎光速运动的电子产生的，但是加速这些粒子的过程仍然是个谜。

现在，哥伦比亚大学的研究人员对这些高能粒子加速的物理基础提出了新的解释。

在《天体物理学杂志》 12月号发表的一项研究中，天体物理学家卢卡·科莫索(Luca Comisso)和洛伦佐·西罗尼(Lorenzo Sironi)利用大型超级计算机模拟来计算加速这些粒子的机制。他们得出结论，它们的通电是混沌运动与超强磁场重新连接之间相互作用的结果。

哥伦比亚大学的博士后研究科学家，第一作者，作者卢卡研究。

他补充说：“拥有黑洞和中子星的区域被带电粒子的极热气体所渗透，而磁场线由于气体的混沌运动而被拉动，从而引发了强烈的磁重联。”“由于重新连接和湍流引起的电场，粒子被加速到最极端的能量，远高于地球上最强大的加速器，例如欧洲核子研究组织的大型强子对撞机。”

在研究湍流气体时，科学家无法精确预测混沌运动。处理湍流数学是困难的，它构成七个“千年奖”数学问题之一。为了从天体物理学的角度解决这一挑战，Comisso和Sironi设计了广泛的超级计算机模拟(其中是该研究领域有史以来最大规模的模拟)，以解决描述带电粒子气体中湍流的方程。

“我们使用最精确的技术-粒子在细胞中的方法-计算了数千亿个带电粒子的轨迹，这些轨迹自洽地决定了电磁场。正是这种电磁场告诉了他们如何运动，”哥伦比亚大学天文学助理教授，该研究的主要研究员西罗尼说。

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