科学家在地球实验室：重现超新星爆炸！

由联邦理工学院科学家领导的一个研究小组，为揭开我们从地球上观察到的许多超新星遗迹为什么是轴对称（沿着一个轴拉长）而不是球形的谜团铺平了道路，其研究成果发表在《天体物理学》期刊上。当一颗大质量恒星耗尽燃料时，就会发生超新星爆发，产生的巨大爆炸，在周围的介质中产生冲击波。这些被称为超新星残留物的冲击波可以绵延数千光年，横跨广阔的距离。

如果距离地球足够近，天文学家或许可以对它们进行采样研究，但遗憾的是，都太远了。迄今为止最好的模型预测，这些超新星爆炸残留物应该是球对称的，因为能量是向各个方向抛出。然而，望远镜拍摄了许多与我们预期不同的图像。例如，被命名为G296.5+10.0的超新星遗迹（目前还不够有名，不足以给它起一个更吸引人的名字）沿着它的垂直轴对称。

天文学家提出了许多假说来解释这些观察结果，但到目前为止，很难对其进行检验。巴黎理工学院的研究员Paul Mabey和来自牛津大学Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)的国际合作者，以及法国替代能源和原子能委员会(CEA)在实验室中以较小的规模，重现了超新星爆炸这一天体物理现象，以解释这一谜团。为了做到这一点，研究使用了位于理工学院校园内强激光实验室(LULI)的高功率脉冲激光器。

重现超新星爆炸

研究还使用了一个产生比地球磁场强约20万倍的超强磁场来测试不同假设，发现当施加这个磁场时，冲击波会沿着一个方向拉长。结果支持在G296.5+10.0附近存在大尺度磁场并是当前形状原因的观点。极端磁场的强度达到10特斯拉，起源于所谓的亥姆霍兹线圈，该线圈由德累斯顿强磁场实验室和HZDR辐射物理研究所的科学家共同开发和建造，产生几乎均匀的磁场。

线圈由高压脉冲发生器供电，高压脉冲发生器也是在HZDR开发，并永久放置在LULI。最重要的是，正是这些独特仪器的技术发展，使这种极端条件成为可能，否则这些极端条件只能在浩瀚的宇宙中找到：它使研究人员能够研究超新星爆炸等现象，或者在实验室天体物理学中的新应用。天体物理学家现在希望利用目前和未来对超新星遗迹的观测，确定整个宇宙中磁场的强度和方向。

此外，研究团队已经开始计划在LULI进行未来的实验，以便在实验室研究这些天体物理系统。许多超新星遗迹(SNR)，如G296.5+10.0呈轴对称或桶状，而不是预测的球状，这样的形态，之前的研究已经与星系磁场的方向联系在一起，尽管这一点仍然不确定。这些信噪比在星际介质中产生磁流体动力学冲击，改变其物理和化学性质。由于所涉及的空间尺度较小，通过观测来研究是很困难的。

为了回答这些问题，研究进行了一个规模化的实验室实验，在这个实验中，激光产生的冲击波在均匀磁场影响下膨胀。爆炸波呈现出一个椭圆形，其长轴与磁场对齐，重现了超新星爆炸场景和及其超新星遗迹形状。

博科园｜研究/来自：亥姆霍兹德国研究中心协会

参考期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab92a4

博科园｜科学、科技、科研、科普

关注【博科园】看更多大美宇宙科学