Ғарыштық сәулелер, Жерде тұрақты түрде байқалатын (тіркелетін), әзірге энергиясы 1015 - 1018 эВ-тан төмендері, біздің Ғалам көздерінен келеді. Бұдан мына бір фактілерден туындайды: Күн және ізінше, күн энергиясы, жұлдыздар сияқты, бөлшекткерді тек эпизотты энергияға дейін үдетеді, сондықтан оларды Жерде (тіркеу) байқау мүмкіндігі болады. Бұл уақытта келетін ғарыштық сәулелер, неғұрлым энергиясы жоғары, шектеуде көрсетілгеннен де жоғары, яғни біздің Ғаламмен шектелмейді. Жерде табылған (тіркелген), Ғарыштық сәулелерді құрайтын әртүрлі элементтердің өлшеулерінің көптігі, олардың Ғаламдық екендігінің дәлелі болады. Бөлшектердің аймақтық үдетілуі жоғарғы деңгейлі жаңа жұлдыздардың және олардың қалдықтарының, мықты соққы кезінде пайда болатын каскадты нәтижесі болуы әбден ықтимал.

Ғарыштық сәулелердің (орны, ауданы) пайда болу аумағын анықтау оңай емес, себебі зарядталған бөлшектер түзу сызық бойымен таралмайды. Біз жұлдыздардың жайылмауын қамтамасыз еттік, өйткені олалдың жарығы аспанда артына қарай бағытта таралады. Біздің білетініміз, энергиясы 1010 эВ (10 ГэВ) ғарыштық сәулелер, кейде Күнненде келеді, планетааралық магниттік күш сызықтарын . саяхаттай отырып. Бірақ энергиясы 1019 эВ ғарыштық сәулелер Жерге аспаннан кез келген бағытта, үздіксіз келеді. Себебі, зарядталған бөлшектер біздің Ғаламда турбулентті магнит күш сызықтарының бойымен қозғалады. Нәтижесінде шашыраған ғарыштық сәулелер, ыстық газдардағы молекулалар тәрізді, олардың саяхаттауларының алғашқы бағыты түгелімен бөлшектер энергиясына шайылып кетеді, нейтронды монитормен өлшеуге болатын бөлшектерге қатысты.

Күннің энергетикалық бөлшектерінің қарапайым энергиясын ескерсек, 1020 эВ-тан жоғары энергиямен салыстырғанда, анығы көптеген ғарыштық сәулелер - жай жұлдыздарда, Күндегідей үдетілмейді. Кейбір әдейі келтірілген шарттарда, энергияның үлкен мөлшері шығарылатын оқиғаларда, ғарыштық сәулелерді шығару көздерініңде энергиясы жоғары болғандығы.

Бұл парақта біз, Жердегі нейтронды монитормен бақылауға болатын энергиялармен шектелеміз және Ғаламдық ғарыштық сәулелерді сөз қыламыз. Ғаламдық ғарыштық сәулелердің энергиясы нейтронды мониторда тіркелетін энергиялардан әлде қайта жоғары энергия болуы әбден мүмкін. Қазіргі уақытта бізге білгілісі, ол энергиясы 1015 эВ болатын протондар, біздің Ғаламдікі, сондай-ақ иондар бірнеше мыңдаған есе көп энергияға ие.

Ғарыштық сәулелер әлде қайда жоғарғы энергиялы ма? өте қызық сұрақ, олар бүгінгі күні жаңа мүмкіндігі жоғары аспаптармен зерттеледі. Толық ақпаратты келесі Веб-сайттардан табуға болады Auger and TAL.

Ғарыштық сәулелер қайда үдетіледі?

Бұрын айтылғандай- ақ, Күннің әсерінен бөлшектердің 10 ГэВ энергияға дейін үдетілуі, бақылаулар нәтижесі көрсеткендей, анда-санда кездесетін жағдай болуы мүмкін. Жердегі ғарыштық сәулелер әсерлесуі, әдетте, үнемі болып тұратын жағдай. Сондықтан көптеген
ғарыштық сәулелер Күн және күн тәріздес жұлдыздардан келмеуі әбден мүмкін.

Элементар бөлшектердің таралу құпиясы

Болжаудың басқа бір себебі, ғарыштық сәулелердің қандайда бір қашықтықтан келетіндігін - ғарыштық сәулелер құрамындағы әртүрлі химиялық элементтердің таралуынан байқауға болады.

Бұл сурет (http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l2/cosmic_rays.html)
ғарыштық сәулелердің таралуын салыстырады: ол – жер маңындағы ғарыштық кеңістіктегі спутниктердің көмегімен өлшенген ғарыштық сәулелер - көк сызық, Күн жүйесіндегі элементтердің орташа таралуы - қызыл сызықпен көрсетілген. Горизонталь бағытта ядродағы протондар саны берілген, рәміздер химиялық элементке сәйкес, диаграмманың жоғарғы бөлігінде белгіленгендей. Осы кремний үшін: Si кремнийдің бір ядросына (14 протоннан), бір миллиондай H сутек (1 протон) және жүздеген темір Fe (26 протоннан) сәйкес келетін қатынаста көрсетілген

Көптеген бөлшектер үшін ғарыштық сәулелерде салыстырмалы тұрде таралу мен орташа Күн жүйесінің таралуы ұқсас. Бұл ғарыштық сәулелер Күн жүйесінен келеді дегенді білдірмейді, өйткені Күн жүйесінің таралуы өзбетінше, біздің және басқада Галактикалардың, жалпы элементар бөлшектер таралуына ұқсас. Бірақ өзгешелікте бар: cутегі (Н) ядросының жарығы (свет) мен гелий (Не) (саны төмен, аз тараған)ғарыштық сәулелерде, үдету процесінің нәтижесі бола алатын, Күн жүйесіне қарағанда көп емес. Ғарыштық сәулелердің құрамында бөлшектердің екі тобы, орташа есеппен алғандағы кеңістікке қарағанда, әлде қайда кең таралған болып саналады, біріншісі: жеңіл литий (Li), берилий (Ве) мен бор (В) бөлшектері, құрамында 3-5 қана протоны бар; және екіншісі: 21-25 протоны бар ауыр бөлшектер скандий (Sc), титан (Ti), ваннадий (V), хром (Cr), марганец (Mn).

Орташа есеппен алғандағы Кеңістікке қарағанда, неге бөлшектердің бұл түрлері ғарыштық сәулелерде, әлде қайда кең таралған? Мынаны ескерейік, екі топтада таралған бөлшектер бар, неғұрлым ауырлары: С, H, O, жеңіл элементтен тобы үшін, Fe және тағыда бассқа, ауыр элементтер тобы үшін. Бұл жорамал ғарыштық сәулелердегі бөлшектердің молшылығымен түсіндірілсе керек: ғарыштық сәулелердің негізгі бөлігін Li-В мен Sc-Mn ядролары құрайды, олар бастапқы үдетілген бөлшектердің бөлігі емес, бірақ олар бастапқы үдетілген бөлшектердің, жұлдызаралық кеңістікте, қоршаған ядролармен соқтығысқан кезінде пайда болған. Соқтығыс кезінде неғұрлым ауыр ядролар бұзылады да, энергетикалық қоқыс құралады – ғарыштық сәулелердің түрлерінің молдығы (бір түрі). Мұндай ойнақ салу, өз кезегінде мынаны талап етеді , ғарыштық сәулелер бізге келгенге дейін жолында неғұрлым аз заттардың арасынан өтуі керек, сонда біз олардың жас шамасы мен жолын есептей аламыз: жүріп өткен жолы барлық ғарыштық сәулелер үшін бірдей емес, бірақ орташа есеппен біздің Галактикадан көп болады. Егер ғарыштық сәулелердің, қиын турбулентті галактикалық магнит өрісінің траекториясынан өтетіндігін ескеретін болсақ, бұл нәтиже ғарыштық сәулелердің шығу тегі мыналар дегенмен қилысады: протондар 1015 эВ және иондар мүмкін, біздің Галактикада энергиясы 1018 эВ-қа дейін.

«Тым жаңа» және соққы толқындар

Біз, ғарыштық сәулелердің шығу тегін анықтау үшін, өзіміздің Ғаламдағы белсенді (тасқынды) оқиғаларды іздеуге мәжбүрміз. Біздің Ғаламда тым жаңалардың энергиядан босауының шекті жағдайы: ауқымды жұлдыздың өз өмірінің соңындағы, өзінің тепе-теңдігін сақтау мен құрылымындағы ядролы синтез негізіндегі энергия өндіру үшін, амалы қалмаған кездегі (қажетті заттар, элементтер) ыдырауы. Мұндай жұлдыздың ядросы жарылған кезде, оның сыртқы қабаты, бірнеше күннің газдық массасынан тұратың, орасан зор жылдамдықпен жұлдызаралық кеңістікке ұшып шығады. Жер атмосферасындағы жоғары дыбысты самолет, сияқты , материяның осы қарқынды қозғалысы соққы толқындарды туғызады. Ионизацияланған газда соққы толқындар зарядталған бөлшектердің эффективті үдетушісі болып саналады. «Тым жаңалар» бастапқы жылдамдығы бірнеше мыңдаған км/с болатын соққы толқындарды құрайды. Олардың бәсендеуі ондаған - мың жылдар өткенде болады. Біз бүгінгі күні жеке алынған өткен кезендердегі, «тым жаңалардың» қалдықтарын көре аламыз. Оның мысалы 1016 жылғы «тым жаңалардың» қалдығы бола алады, ол сол уақытта, бірнеше апталар бойы қатты жарқырап тұрды, бақылаушыларға «жаңа жұлдыз» болып көрінді. Бұл жұлдыздың орнында біз қазір сфералық тұманды көреміз, суретте бейнеленген, екі ашық-сұр бейнедей (кері түсті гаммасы: қараңғыдағы тұтылу, жарықтың сәулеленуін көрсетеді). Бақылаулар 843 МГц радио жиілікте және Х-сәулелерінде жүргізілді. (қараhttp://w0.sao.ru/cats/ ~ САТР / SNR / snr_map.html)..

http://chandra.harvard.edu/photo/2008/sn1006c/. ).

Бұл бейнелеулер нені білдіреді, бізге жылдам зарядталған бөлшектер туралы не айтады? Әртүрлі жиіліктердегі бақылаулардан біздің білетініміз, радиосәуле шығару мен Х- сәуле бөлігі синхротронды сәулеленеді. Синхротронды сәулелену ол энергиясы өте жоғары, магнит өрісінің айналасында циркуляцияланатын, электрон және позитронмен болады. Бұл сәулеленудің жиілігі, бөлшектердің энергиясы жоғары болған сайын жоғарлайды. Өзіміздің синхротрон механизімі мен жұлдызаралық магнит өрісі туралы білімімізден алатынымыз, электрндардың 843 МГц радиотолқының шығаратын, энергиясы бірнеше ГэВ Х-сәулелер радиосәулелерге қарағанда, неғұрлым жоғары жиіліктерде электромагнитті толқын болып табылады. Сондықтан, сәуле шығаратын электрон мен позитронның энергиясы, радиотолқындар сәулесін шығаратындарға қарағанда, әлде қайда жоғары болуы керек. Рентген сәулесі энергиясы 1014 эВ-тан да жоғары электрондарды көрсетеді.

Тым жаңалардың мұндай қалдықтарының энергиясы жоғары. Олар ғарыштық сәулелердегі электрондардың көзі болып табылады. Протон мен ядро туралы не дейміз? Өкінішке орай бұлар үшін электромагниттік сәуле туралы мәліментер өте аз. Протон мен ядро сәуленің бір бөлігін ядролық әсерлесу арқылы шығарады. Бейтарап пиондар ыдырауынан пайда болатын гамма-сәуле (кванттық сан) сигнатурасы анағұрлым түсінікті. Бейтарап пиондар –тұрақсыз бөлшектер. Олар энергиясы жоғары протон – протонмен соқтығысқанда немесе жұлдызаралық ортадағы ядромен соқтығысқанда пайда болады. Бейтарап пиондар бірден, энергиясы шамамен 67 МэВ гамма-сәулелерге ыдырайды да, пион тыныштықта қалады. Егер ыдырайтын пион жоғары жылдамдықты қозғалыста болса, сәуле шығаруды энергиясы жоғары фотон түрінде, ТэВ (1012 эВ) диапазонында таралатының, көруге боады.

Бірақ бұл сәулелену, егер ол бар болса, әртүрлі энергиясы жоғары электрондарда жасырылған. HESS телескопының матрицацы, Намибидегі, энергиясы өте жоғары (100 ГэВ) гамма-сәулесінің лақтыруларын белгілеп алды, ол ғарыштық сәулелердегі протон және ядромен түсіндіріледі. FERMI жаңа телескопының, пион ыдырауынан гамма-сәулесі анықтауы (тануы), негізгі жобасы болып табылады FERMI

Соққы толқындардағы зарядталған бөлшектердің үдетілуі

Соққы толқындар зарядталған бөлшектерге, теннис ракеткасының допқа әсеріндей, әсер етеді: егер ойыншы тез қимылыдап допты ракеткамен соқса, соғұрлым доп келген жылдамдыққа қарағанда, үлкен жылдамдықпен ұшады. Доп үдетілді.

Ионизацияланған және магниттелген газда соққы толқын бөлшектерді шашыратады, магнит өрісі қысылады және соққыдан кейін күшейеді. Бөлшектердің шашырауы Жердің магнитосферасынан шашырағанға ұқсайды , , сондықтан, энергиясы төмен ғарыштық сәулелердің атмосфераға кірмеуі қамтамасыз етіледі. Магнитосфера жағдайында зарядталған бөлшектер объектілермен (тыныштықтағы) соқтығысады. Бөлшек дәл сондай жылдамдықпен, магнитосфераға келген жылдамдықпен шашырайды. Ойыншы ракетканы қозғамаған кезде, доп келіп соғылғандай. Бірақ соққы толқын статикалы (тұрақты) емес. Ол өзін туырған жұлдыздан бастап, жұлдызаралық кеңістікте саяхаттап жүреді. Шашырағаннан кейін бұл саяхаттаушы соққы бөлшек, бұдан бұрынғы үдетілген зарядталған соққы «Тым жаңа» бөлшек пен соқтығысқандағы үдетілгенге қарағанда, үлкен жылдамдыққа ие болады. Бір кездесу (соқтығыс) энергияны аса көп жоғарлатпайды, ал бірнеше рет қақтығысып, немесе соқтығысса, онда әлде қайда жоғарғы энергияға ие болуға әкеледі. Бұл протон мен ядроның 1015 – 1018 эВ энергияға дейін үдетілуін елестетуге мүмкіндік береді, мұны ғарыштық сәулелер спектрінде «тізе» д.а.

Шектеулі энергия, бөлшектер үдетіле алатын, ол бос уақыт пен энергетикалық бөлшектердің соқтығысып, қайта қайтып қосымша түрткіге ұшырағандағы, орташа шашырау мүмкіндігіне байланысты. «Тым жаңа» соққы толқындар дамиды. Олар біршама уақыт аралығында күшті, бірақ ақырындап күшін жоя бастайды, өйткені олар қоршаған жұлдызаралық ортаға таралып бөлшектерді үдетеді. Дәл осыдан кейін зерттеушілер, энергиясы 1015 эВ –тан әлде қайда жоғары ғарыштық сәулелер протондары мен 1018 эВ иондар үшін өте қуатты үдеткіштер қажет, олар біздің Галактикада жеткіліксіз.

Келесі сайтқа қараңыз: http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/features/topics/snr_group/cosmic_rays....