Это излучение представляет собой поток ядер химических элементов, главным образом протонов, ускоренных до высоких энергий в результате взрывов сверхновых звезд*.

Такая гипотеза появилась еще в 50-е гг. XX в. Она получила весомое подтверждение, когда академик Виталий Гинзбург (лауреат Нобелевской премии за 2003 г.) установил, что нетепловое радиоизлучение, исходящее от остатков исторических сверхновых, производится в магнитных полях электронами высоких энергий со спектром, близким к спектру космических лучей.

Оставалось только экспериментально показать, что в данных остатках производится также ядерная реакция космических лучей, т.е. понять механизм ускорения. Для этого, как рассказал академик Гермоген Крымский из Института космофизических исследований и аэрономии СО РАН, и в области эксперимента, и в области теории были предприняты значительные усилия с целью решения вышеназванных задач. Результаты исследований за последние два-три года позволяют утверждать: обе выяснены.

Для обнаружения ядерной компоненты космических лучей в остатках несколькими коллаборациями (совместными действиями) в нашей стране были сооружены мощные телескопы (разработаны академиком Павлом Черенковым), способные регистрировать гамма-излучения в области нескольких ТэВ**. Предполагалось, что такие излучения возникнут при распаде нейтральных пионов, рождаемых ядерной компонентой.

Одновременно группа ученых под руководством доктора физико-математических наук Евгения Бережко (Институт космофизических исследований и аэрономии СО РАН) развила теорию генерации космических лучей ударными волнами в остатках сверхновых. Далее. Так как в процессе ускорения значительная часть энергии переходит к космическим лучам, важно было учесть их обратное влияние на среду - образование протяженного предфронта, генерацию магнитной турбулентности. А для этого потребовались использование нелинейной теории, разработка эффективного численного алгоритма. Созданный нашими учеными новый способ решения вычислительных задач превзошел зарубежные аналоги, применявшиеся для достижения поставленной цели, в миллион раз.

Крымский отметил, что нелинейная теория определяет не только спектр, но и абсолютное значение энергии, передаваемой космическим лучам. Эти характеристики позволили рассчитать параметры радиоизлучения, рентгеновского и гамма-излучения для каждого исторического остатка сверхновой и сравнить с совокупностью данных наблюдений.

Теория правильно описывает параметры излучений, а ее предсказания оказались в согласии с обнаруженным в ряде остатков гамма-излучением в ТэВ-ной области.

Критическим элементом теории явилось радиальное распределение рентгеновского излучения, порождаемого электронами в магнитном поле остатка. Оно должно иметь "оболоченную" структуру из-за потерь энергии электронами. Чем сильнее магнитное поле, тем тоньше рентгеновская оболочка. Сравнение теории с данными наблюдений в этой области впервые дало возможность надежно измерить магнитное поле в остатке и установить, что оно усилено на два порядка по сравнению с типичными значениями поля в окружающем пространстве.

Большая величина магнитного поля в остатке значительно (на 3 - 4 порядка) уменьшает оцениваемое по радиоизлучению число электронов высоких энергий. Соответственно, электроны перестают играть роль предполагаемого альтернативного источника гамма-излучения в ТэВ-ной области, возможность

*См.: В. Н. Ораевский, В. Д. Кузнецов. И Солнце, и Земля, и звезды... - Наука в России, 2002, N 5 (прим. ред.).

**См.: Ю. М. Марков. Космические телескопы. - Наука в России. 2002, N 1 (прим. ред.).

стр. 12

Спутник "Коронас-Ф" на орбите. Предназначен для комплексного изучения нашего светила (вспышки, выбросы плазмы, активные области) в широком диапазоне длин волн - от оптики до гамма, а также солнечных космических лучей.

Спутник "Коронас", пристыкованный к ракете "Циклон", перед запуском на космодроме Плесецк.

появления которого могла быть связана с процессом обратного Комптон-эффекта*.

Следовательно, с учетом эффекта усиления магнитного поля обнаруженное гамма-излучение высокой энергии однозначно свидетельствует о том, что в остатках сверхновых звезд производится ядерная компонента космических лучей, а ее параметры соответствуют теоретическим предсказаниям.

*Комптом-эффект - открытое в 1922 г. американским физиком А. Х. Комптоном (1892 - 1962) упругое рассеяние электромагнитного излучения малых длин волн (рентгеновского и гамма-излучения) на свободных электронах. Оно подтвердило правильность квантовых представлений об электромагнитном излучении как о потоке фотонов и может рассматриваться как упругое столкновение двух "частиц" - фотона и электрона, при котором первый передает второму часть своей энергии (и импульса), вследствие чего длина волны увеличивается (прим. ред.).

Крымский Г.

Проблема происхождения космических лучей решена. "Наука в Сибири", 2006, МП

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Комментарии: