Речь идет о выявлении именно первичного источника галактических космических лучей (протонов, ядер гелия и ядер более тяжелых элементов) очень высоких энергий, поскольку в общий поток космического излучения, достигающего поверхности нашей планеты, вливаются и вторичные компоненты, порождаемые взаимодействием первичных КЛ с молекулами земной атмосферы, а также потоки заряженных частиц, генерируемых вспышками на Солнце. Предыдущие наблюдения, выполненные с помощью радио- и рентгеновских телескопов, уже позволили установить, что ударные волны в остатке Тихо ускоряют до высоких энергий легкие заряженные частицы - электроны. Однако высокоскоростные более тяжелые атомные ядра порождают очень слабое радио- и рентгеновское излучение, и до последнего времени оставалось не до конца ясным, ускоряет ли ударная волна и ядра также. Теперь можно уверенно говорить о том, ядра действительно ускоряются, при этом энергия, передающаяся им, в 100 раз превышает энергию, передаваемую электронам.
"Конечно, основываясь на одном-единственном этом объекте, мы не можем утверждать с полной уверенностью, что именно ударные волны сверхновых звезд и являются искомым первичным источником космических лучей, - говорит Джон Хьюс (John P. Hughes) из Университета Ратджерса (Rutgers University, штат Нью-Джерси, университет носит имя филантропа XIX века), соавтор сообщения, которое будет опубликовано в ближайшем выпуске "Астрофизического журнала" (The Astrophysical Journal). - Но мы по крайней мере получили надежные свидетельства того, что ударная волна данного остатка сверхновой действительно ускоряет ядра, превращая их в космические лучи высоких энергий".
Сама вспышка сверхновой, о которой идет речь, произошла еще в 1572 году в созвездии Кассиопеи. Ее наблюдал знаменитый датский астроном Тихо Браге (Tycho Brahe, 1546-1601), по имени которого она и была названа (он написал особый трактат De Nova et Nullius Aevi Memoria Prius Visa Stella ("Новая и никогда прежде не виданная звезда")). В те далекие времена это явление стало своеобразной сенсацией, разрушившей миф, согласно которому звезды, расположенные на небесной сфере - это нечто вечное и неизменное.
Четыре столетия спустя результаты "Чандры", изучившей остаток "звезды Тихо", показали, что некоторые современные идеи относительно последствий взрывов сверхновых, вероятно, также придется пересматривать. Хьюс и его коллеги продемонстрировали, что ударная волна, порожденная взрывом звезды, ведет себя так, что это нельзя объяснить, руководствуясь лишь прежней теорией. Так, осколки сверхновой разлетаются со скоростью около шести миллионов миль в час (10 млн км/ч). Это быстрое расширение порождает две ударные волны, испускающие рентгеновское излучение, - одна из них движется наружу, вторгаясь в окружающий межзвездный газ, а другая продвигается внутрь оболочки, заполненной звездными "осколками". Эти ударные волны, механизм образования которых аналогичен звуковому удару, производимому при превышении скорости звука в воздухе сверхзвуковыми лайнерами, служат причиной внезапных скачков давления и температуры позади такой волны. Согласно стандартной теории, ударная волна, движущаяся наружу, должна занимать промежуток (перед "осколками") приблизительно в два световых года (это примерно половина расстояния от нашего Солнца до ближайшей звезды - Проксимы Центавра). Вместо этого выясняется, что звездные "осколки" выдерживают гораздо более высокие темпы передвижения и несутся всего лишь в половине светового года позади фронта ударной волны.
"Наиболее вероятное объяснение этого поведения заключается в том, что большая часть энергии ударной волны, движущейся наружу, тратится именно на ускорение атомных ядер до околосветовых скоростей", - поясняет соавтор Хьюса Джессика Уоррен (Jessica Warren), также работающая в Университете Ратджерса. Понятно, что столь существенные траты на разгон ядер (т.е. будущих космических лучей высоких энергий) вносят изменения во всю динамику ударных волн и могут потребовать серьезных поправок в тех моделях, с помощью которых астрономы (исходя из свойств остатков) ныне оценивают общую энергию взрывов сверхновых.
Источник:
Tycho's Remnant Provides Shocking Evidence for Cosmic Rays - Chandra Press Room
Космические лучи - это поток заряженных субатомных частиц и атомных ядер высоких энергий (в основном это протоны (90%) и альфа-частицы - ядра гелия (7%)), пронизывающий весь космос. Ударные волны, возникающие в процессах взрывов сверхновых, считаются основным источником этих частиц. В межзвездном магнитном поле с сильно запутанными силовыми линиями движение космических лучей имеет сложный характер, напоминающий диффузию молекул в газе. В результате время утечки космических лучей из Галактики оказывается в тысячи раз большим. чем при прямолинейном движении. Ученые, измеряющие энергию космических лучей, давно обратили внимание на избыток таких лучей в определенном энергетическом диапазоне (речь идет о характерном изломе или "колене" в спектре первичного (т.е. пришедшего непосредственно из космоса в отличие от вторичных КЛ, возникающих за счет столкновений с ядрами атомов земной атмосферы) космического излучения при энергии около 3x1015 эВ, обнаруженном в середине прошлого века советскими физиками). Некоторые исследователи предположили, что этот излишек мог бы давать единственный остаток сверхновой приблизительно в 1000 световых лет от нас, взрыв которой произошел около 100 тысяч лет назад (другое объяснение: частицы с более высокой энергией, число которых очень мало, слабо отклоняются галактическим магнитным полем и покидают Галактику сравнительно быстро - "Физика космоса", М., 1986).
| А также : | Наука Общество |