ŹRÓDŁA PROMIENI KOSMICZNYCH
Ważnym zagadnieniem fizyki promieni kosmicznych jest problem identyfikacji źródeł tego promieniowania. Ponieważ cząstki promieniowania kosmicznego, wskutek ucieczki, bądź oddziaływań z materią, przebywają w dysku Galaktyki tylko przez pewien czas muszą istnieć źródła promieni kosmicznych stale uzupełniające ubytek skoro natężenie promieni kosmicznych pozostaje stałe w czasie. Okazuje się, ze wymagana moc źródeł wynosi ~5 * 1040 ergów/s.
Od dawna wskazywano na wybuchy gwiazd supernowych jako na potencjalne źródło potrzebnych ilości materii. Energia kinetyczna materii wyrzuconej w przestrzeń międzygwiazdową w wyniku wybuchu supernowej jest rzędu 1049 - 1052ergów. Wybuchy supernowych zdarzają się w Galaktyce co około 30 lat, co daje średnią moc wybuchów rzędu 1042 ergów/s. Tak więc jeśli kilka procent tej energii zostaje użyte na przyspieszanie cząstek, to energia ta wystarcza na podtrzymanie natężenia promieni kosmicznych w Galaktyce. Wielkości te są obarczone dużymi błędami, tym niemniej jest bardzo prawdopodobne, ze wybuchy supernowych są źródłem większości obserwowanych promieni kosmicznych. Poniżej na zdjęciach są ukazane pozostałosci po supernowych obserwowane w promieniowaniu X.
Pozostałości po supernowych obserwowane w widmie promieni X
SN 1993J - Zdjęcie pokazuje obszar wokół spiralnej galaktyki M81, którą satelita Rosat obserwował w roku1992 i 1993. SN 1993J ("10-ta",lub"J-ta" supernowa zaobserwowana w roku 1993) jest zaznaczona strzałką - leży w prawym dolnym rogu zdjęcia. Łatwo zauważyć, że supernowa w obszarze promieniowania X jest tak jasna jak cała galaktyka.
Zdjęcie przedstawia pozostałości po supernowych Crab i Cas-A zaobserwowane przez wysokiej rozdzielczości kamerę promieni X na pokładzie satelity Rosat, oraz przez kamerę CCD Obserwatorium Promieni X - Chandra. Na zdjęciu pozostałości po supernowej Crab - widać zarówno mgławicę, jak i pulsara. Supernowa, która była prekursorem tego zjawiska, wybuchła w roku 1054. Wybuch supernowej Cas-A miał miejsce w roku 1680.
Wybuchy na Słońcu jako źródło wiatru słonecznego
Wiadomo, że zwykłe gwiazdy również generują promienie kosmiczne, np. w postaci wiatru gwiezdnego. Jest to jednak zjawisko mało znaczące w bilansie energetycznym promieni kosmicznych. Dla przykładu, moc promieni kosmicznych emitowanych przez Słońce wynosi ok.1025 ergów/s. Nawet cała Galaktyka zawierająca 1011 takich gwiazd emituje promienie kosmiczne o całkowitej mocy mniejszej o kilka rzędów wielkości niż potrzebne 1040 ergów/s. Jest więc bardzo prawdopodobne, że zwykłe gwiazdy, nawet gorące - ale te są niezbyt liczne - nie są głównym źródłem promieni kosmicznych.
Zdjęcie tarczy Słońca i widoczna na nim ogromna protuberancja - wyrzut gorącej plazmy na miliony kilometrów w przestrzeń kosmiczną. Większość wyrzuconej w tym wybuchu materii opadnie potem z powrotem na Słońce, lecz pewna jej część popędzi w przestrzeń międzyplanetarną naszego Układu Słonecznego w postaci wiatru słonecznego. Sonda Voyager rejestrowała wiatr słoneczny nawet za orbitą Plutona.
Wiatr słoneczny jest odpowiedzialny na przykład za wydmuchiwanie z komet warkoczy.
Rozbłyski słoneczne są ponadto niebezpieczne dla astronautów, którzy nie mogą wówczas wychodzić na kosmiczne przechadzki, bo wysokoenergetyczne cząstki zagrażają ludzkiemu życiu.
Problem źródeł promieni kosmicznych najwyższych obserwowanych na Ziemi energii omówimy osobno w rozdziale następnym.
|
 |
 |
