Космічні промені: відмінності між версіями

[неперевірена версія][неперевірена версія]
Вилучено вміст Додано вміст
Jstvdk (обговорення | внесок)
Немає опису редагування
Jstvdk (обговорення | внесок)
Немає опису редагування
Рядок 15:
== Джерела ==
 
Якщо мати на увазі весь енергетичний діапазон, в якому спостерігаються космічні промені, то безумовно, слід признати, що завершена теорія цього питання відсутня. Навіть в відошенні походження Галактичних Космічних Проеменів навряд чи в наш час можна претендувати на більше, ніж створення розумних моделей які б пояснювали найбільш суттєві факти. До таких слід віднести в першу чергу, величину густини енергії космічних променів ~10-12 ерг/см<sup>3</sup>, а також степеневу форму енергетичного спектру, яка не зазнає яких небудь різких змін аж до енергії ~3·10<sup>15</sup> еВ, де показник диференціального енергетичного спектру всіх частинок міняється з -2.7 на -3.1. Вимоги до енергетичної потужності джерел, генеруючих космічні промені, досить високі, так що звичайні зорі Галактики не можуть їм задовільняти. Однак така потужність може бути отримана внаслідок вибуху наднової. Якщо під час вибуху виділяється енергія ~10<sup>51</sup> ерг, а вибухи відбуваються з частотою 1 раз в 30-100 років, то потужність, яка генерується при вибухах наднових, складає ~10<sup>42</sup> ерг/см<sup>3</sup> і для забезпечення необхідної потужності космічних променів достатньо лиш декількох процентів енергії спалаху. Питання про формування спостережного енергетичного спектра космічних променів далеко не тривіальний. Необхідно передати макроскопічну енергію намагніченої плазми (оболонки наднової яка розширяється) індивідуальним зарядженим частинкам, забезпечуючи при цьому такий розподіл енергії, який суттєвим образом відрізняється від теплового. Найбільш вірогідним механізмом прискорення космічних променів до енергії ~10<sup>15</sup> еВ, а, можливо і вище, представляється наступник. Рух скинутої при вибусі оболонки породжує в оточуючому міжзоряному середовищі ударну хвилю. Диффузійний розподіл заряджений частинок, захоплених в процес прискорення, дозволяє їм багатократно перетинати фронт ударної хвилі. Кожна пара послідовних перетинів збільшує енергію частинки пропорційно вже досягнутій енергії (механізм, запропонований [[Енріко Фермі]]), що і призводить до пришвидшення космічних променів. По мірі збільшення числа перетинів фронту ударної хвилі росте і вірогідність покинути область прискорення, так що кількість частинок падає по мірі росту енергії приблизно степеневим чином. Прискорення виявляється досить ефективним, а спектр пришвидшених частинок жорстким ~Е<sup>-2</sup> аж до ~Е<sub>max</sub> - максимально допустимій енергії пришвидшених частинок.
Ранні припущення про походження космічних променів датуються 1934 роком, коли [[Фріц Цвіккі]] та Вальтер Бааде запропонували ідею виникнення космічних променів, як результат процесів у [[наднова|наднових]].<ref name=BaadeZwicky1934>{{cite journal | last1 = Baade | first1 = W. | last2 = Zwicky | first2 = F. | year = 1934 | title = Cosmic Rays from Super-novae | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 20 | issue = 5 | pages = 259–263 | publisher = National Academy of Sciences | jstor =86841 | doi=10.1073/pnas.20.5.259|bibcode = 1934PNAS...20..259B }}</ref> А у 1948 році, Хорес Бебкок припустив, що змінні магнітні зорі теж можуть бути джерелом космічних променів.<ref name=babcock-1948>{{Cite journal | last1 = Babcock | first1 = H. | title = Magnetic Variable Stars as Sources of Cosmic Rays | doi = 10.1103/PhysRev.74.489 | journal = Physical Review | volume = 74 | issue = 4 | pages = 489 | year = 1948 | pmid = | pmc = |bibcode = 1948PhRv...74..489B }}</ref> Згодом, Й. Секідо та ін., ідентифікували [[Крабоподібна туманність|Крабоподібну туманність]] як джерело космічних променів.<ref name=sediko-1951>{{Cite journal | last1 = Sekido | first1 = Y. | last2 = Masuda | first2 = T. | last3 = Yoshida | first3 = S. | last4 = Wada | first4 = M. | title = The Crab Nebula as an Observed Point Source of Cosmic Rays | doi = 10.1103/PhysRev.83.658.2 | journal = Physical Review | volume = 83 | issue = 3 | pages = 658–659 | year = 1951 | pmid = | pmc = |bibcode = 1951PhRv...83..658S }}</ref> З тих пір, почала з'являтись велика кількість різноманітних потенційних джерел космічних променів, в тому числі [[наднова|наднові]], [[активні ядра галактик]], [[квазар|квазари]] та [[гамма-спалахи|гамма-спалахи]].<ref name=cosmicraysources>{{cite web|last=Gibb|first=Meredith|title=Cosmic Rays|url=http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/cosmic_rays.html|work=Imagine the Universe|publisher=NASA Goddard Space Flight Center|accessdate=17 March 2013|date=3 February 2010}}</ref> Наступні експерименти допомогли визначити джерела космічних променів з більшою достовірністю. У 2009 році, у статті представленій вченими з обсерваторії П'єра Оже на Міжнародній Конференції Космічних Променів, було показано, що космічні промені надвисоких енергій зароджуються в області неба, дуже близькій до [[радіогалактика|радіогалактики]] Кентавр А, хоча автори спеціально зазначили, що для безумовного підтвердження Кентавр А, як джерела космічних променів, необхідні подальші дослідження.<ref name=auger-2009-1>{{cite conference | url=http://www.auger.org/technical_info/ICRC2009/arxiv_astrophysics.pdf | title=Correlation of the Highest Energy Cosmic Rays with Nearby Extragalactic Objects in Pierre Auger Observatory Data | accessdate=17 March 2013 | author=Hague, J. D. | booktitle=Proceedings of the 31st ICRC, Łódź 2009 |date=July 2009 | conference=International Cosmic Ray Conference | location=Łódź, Poland | pages=6–9}}</ref> Однак не було знайдено ніякої [[кореляція|кореляції]] між частотою [[гамма-спалахи|гамма-спалахів]] і космічними прмоменями, в результаті чого, авторам прийшлось встановити нижню межу енергії космічних променів з [[гамма-спалахи|гамма-спалахів]] до 3.4 × 10<sup>-6</sup> ерг см<sup>-2</sup>, на потік від 1 Гев до 1 Тев.<ref name=auger-2009-2>{{cite journal |author=Hague, J. D. |title=Correlation of the Highest Energy Cosmic Rays with Nearby Extragalactic Objects in Pierre Auger Observatory Data |url=http://www.auger.org/technical_info/ICRC2009/arxiv_astrophysics.pdf |journal=Proceedings of the 31st ICRC, Łódź, Poland 2009 - International Cosmic Ray Conference|date=July 2009 |pages=36–39 |accessdate=17 March 2013 }}</ref> У 2009 році [[наднова|наднові]], як заявили дослідники, були скуті відкриттям зробленим групою вчених з використанням даних з [[Дуже Великий Телескоп|Дуже Великого Телескопа]].<ref name=moskowitz-2009>{{cite web | url=http://www.space.com/6890-source-cosmic-rays-pinned.html | title=Source of Cosmic Rays Pinned Down | publisher=TechMediaNetwork | work=Space.com | date=25 June 2009 | accessdate=20 March 2013 | author=Moskowitz, Clara}}</ref> Однак, цей аналіз був оспорений данними з телескопу [[PAMELA]], які продемонстрували що "спектральні форми (ядер [[водень|водню]] і [[гелій|гелію]]) різні, і не можуть достовірно описуватись єдиним законом", що в свою чергу передбачає більш складний процес утворення космічних променів.<ref name=piccoza-2011>{{Cite journal | last1 = Adriani | first1 = O. | last2 = Barbarino | first2 = G. C. | last3 = Bazilevskaya | first3 = G. A. | last4 = Bellotti | first4 = R. | last5 = Boezio | first5 = M. | last6 = Bogomolov | first6 = E. A. | last7 = Bonechi | first7 = L. | last8 = Bongi | first8 = M. | last9 = Bonvicini | first9 = V. | last10 = Borisov | doi = 10.1126/science.1199172 | first10 = S. | last11 = Bottai | first11 = S. | last12 = Bruno | first12 = A. | last13 = Cafagna | first13 = F. | last14 = Campana | first14 = D. | last15 = Carbone | first15 = R. | last16 = Carlson | first16 = P. | last17 = Casolino | first17 = M. | last18 = Castellini | first18 = G. | last19 = Consiglio | first19 = L. | last20 = De Pascale | first20 = M. P. | last21 = De Santis | first21 = C. | last22 = De Simone | first22 = N. | last23 = Di Felice | first23 = V. | last24 = Galper | first24 = A. M. | last25 = Gillard | first25 = W. | last26 = Grishantseva | first26 = L. | last27 = Jerse | first27 = G. | last28 = Karelin | first28 = A. V. | last29 = Koldashov | first29 = S. V. | last30 = Krutkov | first30 = S. Y. | title = PAMELA Measurements of Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra | journal = Science | volume = 332 | issue = 6025 | pages = 69–72 | year = 2011 | pmid = 21385721| pmc = |arxiv = 1103.4055 |bibcode = 2011Sci...332...69A }}</ref> Проте, у лютому 2013, спостереження нейтрального розпаду [[піон|піонів]] на основі аналізу даних з телескопу [[GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope)|Fermi]], показали що [[наднова|наднові]] дійсно були джерелом космічних променів, причому кожен вибух продукує приблизно 3 × 10<sup>42</sup> - 3 × 10<sup>43</sup> Дж космічних променів. Однак [[наднова|наднові]] не вирішують повністю питання про походження космічних променів, і навіть питання про їхній внесок у загальну кількість космічних променів, не може бути вирішене без подальших досліджень в цьому напрямку.<ref name=jha-2013>{{cite web | url=https://www.theguardian.com/science/2013/feb/14/cosmic-ray-mystery-solved | title=Cosmic ray mystery solved | publisher=Guardian News and Media Limited | work=The Guardian | date=14 February 2013 | accessdate=21 March 2013 | author=Jha, Alok}}</ref>