книги из ГПНТБ / Шама Д.В. Современная космология

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,

если принять, что излучение вызвано синхротроннымн процессами в магнитном поле напряженностью 5 - Ю - 6 Гс. Кроме того, это фоновое радиоизлучение частично ли­ нейно поляризовано, чего можно было бы ожидать при синхротронном механизме. Существование межзвездного

10 г

Можно, обратив наши рассуждения, считать радио­ излучение доказательством существования в Галактике электронов космических лучей, поток которых равен в точности наблюдаемому на Земле. Это говорит в пользу гипотезы, согласно которой протоны, наблюдаемые в космических лучах, также заполняют Галактику и поток их везде такой же,, как и наблюдаемый вблизи Земли.

44 Г Л Л В Л 2

Мы не можем проверить эту гипотезу прямыми наблю­ дениями, поскольку из-за большой массы протона его синхротронное излучение оказывается слишком слабым.

Та ж е аналогия между протонами и'электронами за­ ставляет думать, что космические лучи могут заполнять область более обширную, чем галактический диск. Осно­

сферической формы размером около 30 кпс. Полагают,

галактическое магнитное поле соединяется с магнитным полем гало, то, поскольку электроны движутся вдоль силовых линий, они могли бы попадать из диска в гало и там испускать синхротронное излучение. Вероятно, та­ ким ж е путем протоны и более тяжелые ядра тоже про­ никают в гало. В настоящий момент нет надежно уста­

дятся ионизованный газ, магнитное поле и космические лучи, существует. Если напряженность поля и поток электронов там слабее, чем в диске, то соответственно будет труднее обнаружить радиоизлучение гало. Это довольно естественно, но мы сильно нуждаемся в поло­ жительном свидетельстве того, что заметное гало суще­ ствует.

Другой вероятный источник синхротронного излуче­ ния электронов — Крабовидная туманность, поскольку она является радиоисточником, излучение которого ли­

много больше, чем в среднем в Млечном Пути. Это со­

приемлема. Д л я Крабовидной туманности эти представ­

наблюдаемого современного потока синхротронного из­

энергий, ответственные за оптическое синхротронное из­ лучение, теряют свою энергию столь быстро, что их эффективное время жизни меньше возраста Крабовидной туманности, так что они не могли быть ускорены во

необходимую энергию. Можно пойти дальше и предпо­ ложить, что большинство галактических космических лучей ускоряется в пульсарах, связанных с другими остатками сверхновых. Остается, правда, и возможность того, что большая часть космических лучей ускорена во

Разделение на рентгеновские и ѵ л У ч и довольно про­ извольно, но для удобства можно условиться считать границей энергию 100 кэВ. Впервые космическое рент­ геновское излучение (несолнечного происхождения) об-

*) Рентгеновская астрономия развивается столь быстрыми темпами, что сведения, сообщаемые автором, уже устарели. В на­ стоящее время известно больше сотни источников. Большинство информации о них получено с рентгеновского спутника UHURU. Рентгеновский источник (довольно слабый) открыт в ядре нашей Галактики. Фундаментальным фактом является, по-видимому, пере­ менность многих источников. Характерное время вариаций заклю­ чено в чрезвычайно большом диапазоне — от месяцев до милли­ секунд. Особый интерес представляет импульсная переменность («рентгеновские пульсары»), которая может иметь как периодиче­ ский характер, типа пульсара в Крабовидной туманности, так и нерегулярный. Многие из переменных рентгеновских источников яв­ ляются затмешіыми, т. е. входят в состав двойных систем (очень тесных). Вероятно, галактические рентгеновские источники — это объекты типа нейтронных звезд и, может быть, «черных дыр» —