Les scientifiques ont également suggéré que la principale force motrice des jets de plasma cosmiques pourrait être l'énergie magnétique libérée lorsque les lignes de champ magnétique dans les plasmas se brisent et se reconnectent d'une manière différente - un processus connu sous le nom de "reconnexion magnétique".

Cependant, la nouvelle étude suggère un mécanisme différent lié à la perturbation du champ magnétique hélicoïdal généré par le trou noir supermassif tournant au centre des galaxies actives.

"Nous savions que ces champs peuvent devenir instables, " a déclaré l'auteur principal Paulo Alves, un chercheur associé travaillant avec Fiúza. "Mais que se passe-t-il exactement lorsque les champs magnétiques se déforment, et ce processus pourrait-il expliquer comment les particules acquièrent une énergie énorme dans ces jets ? C'est ce que nous avons voulu découvrir dans notre étude."

Faire cela, les chercheurs ont simulé les mouvements de jusqu'à 550 milliards de particules - une version miniature d'un jet cosmique - sur le supercalculateur Mira de l'Argonne Leadership Computing Facility (ALCF) du laboratoire national d'Argonne du DOE. Puis, ils ont étendu leurs résultats aux dimensions cosmiques et les ont comparés à des observations astrophysiques.

Des lignes de champ enchevêtrées aux particules de haute énergie Les simulations ont montré que lorsque le champ magnétique hélicoïdal est fortement déformé, les lignes de champ magnétique s'emmêlent fortement et un grand champ électrique est produit à l'intérieur du jet. Cette disposition des champs électriques et magnétiques peut, En effet, accélérer efficacement les électrons et les protons à des énergies extrêmes. Alors que les électrons à haute énergie rayonnent leur énergie sous forme de rayons X et de rayons gamma, les protons peuvent s'échapper du jet dans l'espace et atteindre l'atmosphère terrestre sous forme de rayonnement cosmique.

"Nous voyons qu'une grande partie de l'énergie magnétique libérée dans le processus va dans des particules de haute énergie, et le mécanisme d'accélération peut expliquer à la fois le rayonnement de haute énergie provenant des galaxies actives et les énergies de rayons cosmiques les plus élevées observées, " dit Alves.

Roger Blandford, un expert en physique des trous noirs et ancien directeur du SLAC/Stanford University Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC), qui n'a pas participé à l'étude, mentionné, "Cette analyse minutieuse identifie de nombreux détails surprenants de ce qui se passe dans des conditions supposées être présentes dans des jets distants, et peut aider à expliquer certaines observations astrophysiques remarquables."

Prochain, les chercheurs veulent lier encore plus leurs travaux à des observations réelles, par exemple en étudiant ce qui fait que le rayonnement des jets cosmiques varie rapidement dans le temps. Ils ont également l'intention de faire des recherches en laboratoire pour déterminer si le même mécanisme proposé dans cette étude pourrait également provoquer des perturbations et une accélération des particules dans les plasmas de fusion.