Файл: Шама Д.В. Современная космология.pdf

38 Г Л А В А 2

поднимет этот предел до 300 БэВ . Преимущество уско­ рителен состоит в том, что они могут давать гораздо бо­

Рлс. 17. Энергетический спектр космических лу­ чей. Штриховой линией показана предполагаемая внегалактическая компо­ нента.

Нинетическая энергия, эВ

'Космические лучи, достигающие Земли, обладают

чинает заметно сказываться влияние магнитного поля

более тяжелые ядра с атомным номером вплоть до 26 (железо) . К тому ж е недавно получены указания на присутствие в них гораздо более тяжелых частиц с атом­ ным номером больше 92 (трансурановые элементы) .

увидим позднее, с плотностью энергии межзвездного магнитного поля. Этот факт и является основанием для нашего утверждения о важной динамической роли косми­ ческих лучей. Они представляют собой релятивистский газ, давлением которого нельзя пренебрегать. Приблизи­

дует, что они движутся от своих источников не по пря­ мым линиям. Это привело к предположению, что меж ­ звездный газ пронизан магнитными полями, которые отклоняют траектории заряженных частиц от первоначаль­ ного направления движения . Мы увидим, что, как теперь известно, такое предположение оказалось правильным.

3. Энергетический спектр космических лучей дает не­ которую информацию о механизме их первичного уско­ рения, однако сам механизм пока еще не ясен. Неиз­ вестно также, где находятся источники космических лучей, хотя весьма правдоподобно доказывалось, что их источниками могут быть взрывысверхновых и, воз­ можно, имеется связь с пульсарами. К а к мы. знаем из лабораторных экспериментов и изучения процессов, про­ исходящих в межпланетном пространстве и в солнечных вспышках, неустойчивости, возникающие в ионизован­ ном газе (плазме), пронизанном магнитными полями, приводят"к ускорению отдельных протонов до высоких

процентов от потока протонов космических лучей. Энер­ гия покоя электрона гораздо меньше, чем протона, а именно 0,5 МэВ, а не 1 Б э В , поэтому электроны стано-

Юг г

вятся релятивистскими при более низких энергиях, не­ жели протоны. Дифференциальный энергетический спектр электронов космических лучей (т. е. поток частиц в единичном интервале энергий) показан на рис. 18. Когда релятивистские электроны движутся в магнитном поле, они излучают заметный поток электромагнитных волн, который могут уловить радиотелескопы. Эгот тип

электроны тоже движутся в магнитном поле и излучают электромагнитные -волны. Спектр излучения имеет мак­

где Е— энергия релятивистского электрона, В — напря­ женность магнитного поля. Полный спектр синхротронного излучения отдельного электрона показан на рис.19.

1.0 г

к0,5 \

I I I I I ' I I I I _ ] I 1 L

О Ч 2 3 4 5 В 7 8 3 10 И 12 13

Рис. 19.. Частотный спектр синхротронного излучения одиночного

мощность излучения в единицах СГС в единичном интервале частот.

В синхротроне Е/т0с2 может быть порядка 1000, по­ этому при напряженности магнитного поля В » 103 Гс

лучает радиошум, спектр которого приведен на рис. 20. Его интенсивность согласуется с наблюдаемыми энерге­ тическим спектром и потоком релятивистских электронов,