由聯(lián)邦理工學(xué)院科學(xué)家員領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，為揭開我們從地球上觀察到的許多超新星遺跡為什么是軸對稱（沿著一個軸拉長）而不是球形的謎團(tuán)鋪平了道路，其研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。

當(dāng)一顆大質(zhì)量恒星耗盡燃料時，就會發(fā)生超新星爆發(fā)，產(chǎn)生的巨大爆炸，在周圍的介質(zhì)中產(chǎn)生沖擊波。這些被稱為超新星殘留物的沖擊波可以綿延數(shù)千光年，橫跨廣闊的距離。

如果距離地球足夠近，天文學(xué)家或許可以對它們進(jìn)行采樣研究，但遺憾的是，都太遠(yuǎn)了。迄今為止最好的模型預(yù)測，這些超新星爆炸殘留物應(yīng)該是球?qū)ΨQ的，因為能量是向各個方向拋出。然而，望遠(yuǎn)鏡拍攝了許多與我們預(yù)期不同的圖像。例如，被命名為G296.5+10.0的超新星遺跡（目前還不夠有名，不足以給它起一個更吸引人的名字）沿著它的垂直軸對稱。

天文學(xué)家提出了許多假說來解釋這些觀察結(jié)果，但到目前為止，很難對其進(jìn)行檢驗。巴黎理工學(xué)院的研究員Paul Mabey和來自牛津大學(xué)Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)的國際合作者，以及法國替代能源和原子能委員會(CEA)在實驗室中以較小的規(guī)模，重現(xiàn)了超新星爆炸這一天體物理現(xiàn)象，以解釋這一謎團(tuán)。為了做到這一點(diǎn)，研究使用了位于理工學(xué)院校園內(nèi)強(qiáng)激光實驗室(LULI)的高功率脈沖激光器。

重現(xiàn)超新星爆炸

研究還使用了一個產(chǎn)生比地球磁場強(qiáng)約20萬倍的超強(qiáng)磁場來測試不同假設(shè)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)施加這個磁場時，沖擊波會沿著一個方向拉長。結(jié)果支持在G296.5+10.0附近存在大尺度磁場并是當(dāng)前形狀原因的觀點(diǎn)。極端磁場的強(qiáng)度達(dá)到10特斯拉，起源于所謂的亥姆霍茲線圈，該線圈由德累斯頓強(qiáng)磁場實驗室和HZDR輻射物理研究所的科學(xué)家共同開發(fā)和建造，產(chǎn)生幾乎均勻的磁場。

線圈由高壓脈沖發(fā)生器供電，高壓脈沖發(fā)生器也是在HZDR開發(fā)，并永久放置在LULI。最重要的是，正是這些獨(dú)特儀器的技術(shù)發(fā)展，使這種極端條件成為可能，否則這些極端條件只能在浩瀚的宇宙中找到：它使研究人員能夠研究超新星爆炸等現(xiàn)象，或者在實驗室天體物理學(xué)中的新應(yīng)用。天體物理學(xué)家現(xiàn)在希望利用目前和未來對超新星遺跡的觀測，確定整個宇宙中磁場的強(qiáng)度和方向。

此外，研究團(tuán)隊已經(jīng)開始計劃在LULI進(jìn)行未來的實驗，以便在實驗室研究這些天體物理系統(tǒng)。許多超新星遺跡(SNR)，如G296.5+10.0呈軸對稱或桶狀，而不是預(yù)測的球狀，這樣的形態(tài)，之前的研究已經(jīng)與星系磁場的方向聯(lián)系在一起，盡管這一點(diǎn)仍然不確定。這些信噪比在星際介質(zhì)中產(chǎn)生磁流體動力學(xué)沖擊，改變其物理和化學(xué)性質(zhì)。由于所涉及的空間尺度較小，通過觀測來研究是很困難的。

為了回答這些問題，研究進(jìn)行了一個規(guī)模化的實驗室實驗，在這個實驗中，激光產(chǎn)生的沖擊波在均勻磁場影響下膨脹。爆炸波呈現(xiàn)出一個橢圓形，其長軸與磁場對齊，重現(xiàn)了超新星爆炸場景和及其超新星遺跡形狀。

博科園｜研究/來自：亥姆霍茲德國研究中心協(xié)會

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab92a4

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