如何像黑洞一样爆炸

大阪大学激光工程研究所的研究人员已经成功地使用了短而强大的激光冲击波来在等离子体内部产生磁场重新连接。这项工作可能会导致从黑洞等天文物体发射X射线的理论更加完整。

除了受到极大的重力作用外，黑洞吞噬的物质还可以通过强烈的热和磁场进行撞击。等离子体是比固体，液体或气体更热的第四种物质状态，由带电的质子和电子组成，这些质子和电子的能量过多，无法形成中性原子。相反，它们会响应磁场而疯狂反弹。在等离子体内部，磁重新连接是这样一种过程，其中扭曲的磁力线突然“捕捉”并互相抵消，从而导致磁能迅速转换为粒子动能。在包括我们的太阳在内的恒星中，重新连接是造成许多日冕活动的原因，例如太阳耀斑。由于强劲的加速，黑洞吸积盘中的带电粒子通常在光谱的X射线区域发出自己的光。

为了更好地理解导致观察到的来自黑洞的 X射线的过程，大阪大学的科学家使用强激光脉冲在实验室中创建了类似的极端条件。高级作者藤冈伸介说：“我们能够研究相对论性磁性重新连接的结果，电子和质子的高能加速。” “例如，可以更好地理解来自著名的黑洞天鹅座X-1的发射源。”

然而，这种水平的光强度不容易获得。短暂的一瞬间，激光需要2皮瓦的功率，相当于整个地球上耗电量的一千倍。借助LFEX 激光器，该团队能够以令人难以置信的2,000 telsas达到峰值磁场。为了进行比较，由MRI机器产生以产生诊断图像的磁场通常约为3特斯拉，而地球磁场仅为0.00005特斯拉。等离子体的粒子被加速到极端程度，以至于需要考虑相对论效应。

第一作者金·法里·法利(Kai Fai Farley Law)说：“以前，相对论的磁重联只能通过在超级计算机上进行数值模拟来研究。现在，这是在实验室中使用强大激光的实验现实。” 研究人员认为，该项目将有助于阐明可能发生在宇宙中包含极端磁场的地方的天体物理过程。

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