У Фізичному інституті ім. П.М. Лебедєва РАН (ФІАН) запропоновано нове пояснення походження космічних променів. Відкриті минулого року американською гамма-обсерваторією «Фермі» гігантські бульбашки, симетрично розташовані над і під галактичною площиною в її центральній частині, можуть бути реліктом активної фази галактичного центра, у якому міститься масивна чорна діра. Мільйони років тому джет (спрямований струмінь речовини) накачав ці області енергією. Він же наповнив диск Галактики частинками високої енергії — космічними променями.
У 1912 році було відкрито космічні промені. Експерименти на повітряній кулі показали, що ступінь іонізації повітря з висотою зростає, тобто іонізація йде згори. Так відкрили швидкі частинки, що надходять із космосу. Космічні промені — це потік заряджених частинок, переважно протонів, дуже високих енергій, які сягають 1019-1020 електронвольтів. На відміну від нейтральних частинок, вони відхиляються в магнітному полі, тому визначити їхнє джерело за траєкторією неможливо.
Звідки взялися космічні промені? Звідки береться така величезна енергія? Адже густина енергії космічних променів така сама, як і густина міжзоряного газу. На роль їхнього джерела — за енергетикою — у нашій галактиці цілком підходять вибухи наднових. Протягом 40 років в астрофізиці панує теорія прискорення космічних променів на ударних хвилях від вибухів наднових. Вона ґрунтується на так званому прискоренні Фермі. У 40-х роках Фермі висунув гіпотезу, що в нашій Галактиці є молекулярні хмари іонізованого газу із вмороженим у них магнітним полем. Заряджені частинки, проходячи між хмарами, відхиляються їхніми магнітними полями й хаотично рухаються в міжзоряному середовищі. Цей процес нагадує рух легких частинок у газі дуже важких частинок. У результаті енергія заряджених частинок багаторазово зростає, вони прискорюються. Це й називається прискоренням Фермі.
Потоки заряджених частинок взаємодіють із випадковими магнітними полями в нашій Галактиці — ось сучасна модель опису космічних променів. Середня густина енергії магнітного поля, густина енергії газу в міжзоряному просторі та густина космічних променів — одного порядку, вони фактично рівні. Це свідчить про те, що космічні промені дуже тісно пов'язані з магнітними полями. Магнітне поле виникає в іонізованому газі, і його густина не може перевищувати густини енергії газу. У 70-х роках з'явилася універсальна теорія прискорення космічних променів на фронтах ударних хвиль дуже великої амплітуди, які поширюються з високою швидкістю в міжзоряному турбулентному середовищі. Ударні хвилі породжують вибухи наднових. Проте ця теорія не дає вичерпного пояснення спостережуваного прискорення, для якого потрібно перетворити на космічні промені до 15% кінетичної енергії ударної хвилі.
Космічний телескоп «Фермі», який оглядає небо в гамма-діапазоні, продовжує збагачувати астрономів знаннями про Всесвіт. Аналізуючи його дані, вчені виявили утворення поки що незрозумілого походження, розташовані точно над і під центром нашої Галактики — Чумацького Шляху, повідомляє пресслужба NASA.
Їхній сумарний розмір сягає 50 тисяч світлових років, а на вигляд вони нагадують гігантські бульбашки
Співробітник ФІАН, доктор фізико-математичних наук Яків Істомін запропонував свою гіпотезу походження космічних променів: «У центрі нашої Галактики розташована чорна діра, маса якої становить 4∙106 мас Сонця. Зараз її активність (випромінювана енергія) низька. Але в минулому вона могла бути на багато порядків вищою — як в активних галактичних ядер. І в активній фазі це галактичне ядро могло випускати джети — колімовані струмені речовини, що рухається вздовж осі обертання чорної діри.
Галактика являє собою гігантське колесо. Галактичний центр — це чорна діра. Минулого року американська гамма-обсерваторія виявила поблизу центра так звані бульбашки Фермі, симетрично розташовані відносно площини Галактики. Їхні розміри — вісім кілопарсеків заввишки (над і під галактичною площиною) та шість кілопарсеків завширшки — цілком порівнянні з галактичними (радіус Галактики — п'ятнадцять кілопарсеків). Симетричні бульбашки в проєкції нагадують крила метелика. Звідти надходить гамма-випромінювання високих енергій. Єдине пояснення цього явища — уся область бульбашок заповнена частинками дуже великої енергії. Енергії там стільки ж, скільки в космічних променях у Галактиці. Вивчення прискорення частинок у джетах активних галактичних ядер показало, що енергії частинок можуть сягати $10^{20}$ електронвольтів. Цілком імовірно — експериментальні дані й розрахунки це підтверджують, — що бульбашки Фермі є залишками двобічного джета, який складався з частинок високих енергій. Тепер вони заповнили також диск і гало нашої Галактики. На основі дифузії цих частинок у просторі оцінили час виникнення джета — близько 24 мільйонів років тому — і тривалість його «роботи» — не менш ніж 10 мільйонів років. Частинки ще не втратили своєї енергії й, стикаючись із холодними протонами, породжують гамма-випромінювання. Зараз джета немає, але його залишки спостерігаються. Цілком можливо, саме він накачав енергією та заповнив космічними променями бульбашки й галактичний диск».
Лише зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі. Увійдіть або зареєструйтеся.
Коментарі (0):