Раскрыта столетняя тайна космических лучей

Группа британских астрономов совместно с коллегами из Германии, Франции, Чехии, Ирландии, Армении, Южной Африки и Намибии получила первое изображение астрономического объекта с использованием высокоэнергетических гамма-лучей

Важность этого достижения определяется тем, что оно поможет раскрыть столетнюю тайну происхождения космических лучей соответствующего типа. Исследование, результаты которого были опубликованы 4 ноября в журнале Nature, было выполнено с помощью High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) – Высокоэнергетической стереоскопической системы, состоящей из четырех телескопов, установленных в высокогорной части Намибии (Юго-Западная Африка).





Астрономы изучили остаток сверхновой звезды RXJ1713.7-3946, которая взорвалась приблизительно тысячу лет назад, оставив после себя расширяющуюся оболочку размером порядка сотни световых лет, которая в земном небе занимает место, эквивалентное диаметру Луны. Разумеется, светимость этого объекта в видимом диапазоне не идет ни в какое сравнение со светимостью полной луны, однако доктор Паула Чадвик (Paula Chadwick) из Университета графства Дарем (University of Durham) замечает, что “если бы мы имели глаза, чувствительные к гамма-лучам и находились бы при этом в южном полушарии, то могли бы каждую ночь видеть в небе большое ярко светящееся кольцо… эта картина действительно представляет собой большой шаг вперед для гамма-астрономии, а остаток сверхновой звезды – прекрасная цель для исследования”.

Космические лучи – это поток в первую очередь 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. Однако некоторая часть космического излучения приходится и на фотоны чрезвычайно высоких энергий. Космические частицы непрерывно бомбардируют Землю, тысячи из них проходят ежедневно сквозь наши тела. Генерация гамма-лучей посредством ударных волн, возникающих в процессах взрывов сверхновых звезд, говорит о том, что они могут действовать подобно гигантским ускорителям частиц в космосе и, следовательно, могут считаться самым вероятным источником космических лучей в нашей Галактике.

Гамма-лучи – это наиболее проникающая форма радиации, которая нам известна, гамма-излучение приблизительно в миллиард раз энергетически более эффективно, чем рентгеновское излучение, производимое рентгеновскими установками в больницах. Поэтому использовать гамма-лучи для создания изображений чрезвычайно сложно – они легко проходят сквозь любой материал, который можно было бы применить для этих целей. Однако к счастью для жизни на Земле гамма-лучи от космических объектов надежно блокируются атмосферой – взаимодействуя с ее молекулами, фотоны высоких энергий (больше 10 ГэВ) порождают электроны, движущиеся со скоростью, превышающей фазовую скорость света в воздухе и дающие в свою очередь так называемое черенковское излучение (излучение Черенкова – Вавилова, эффект открыт в 1934 году советскими учеными) – слабые вспышки синего света продолжительностью в миллиардные доли секунды. Астрономы используют свет от этих вспышек в работе детекторов гамма-излучения. Так как гамма-лучи не подвержены воздействию магнитных полей, направление их прихода может непосредственно указывать на их источник.

Профессор Иан Холлидей (Ian Halliday), глава британского фонда PPARC, субсидировавшего проект H.E.S.S., заявил: “Эти результаты обеспечивают первое твердое доказательство того, что сверхновые способны к созданию большого количества галактических космических лучей. Мы об этом давно подозревали, но до сих не были способны подтвердить это подозрение экспериментально”. Возможно впрочем, что он несколько утрирует: ведь наблюдения в области гамма-излучения сверхвысоких энергий посредством наземных установок по регистрации черенковского излучения успешно проводятся начиная с 60-х годов прошлого века. Таким образом удалось идентифицировать несколько перспективных источников, самый известный из которых – Крабовидная туманность. Впрочем, все это касалось большей частью нашего, северного полушария… Что же касается собственно заряженных частиц сверхвысоких энергий, то прямых твердых доказательств их галактического происхождения пока нет, хотя определенные подвижки в решении этой проблемы уже появляются.

06.11.2004, 10:07


Темы: ,
Написать комментарий