|
Загадочная связь между звездообразованием и радиоизлучением
|
|
|
|
К 50-летию открытия тесной связи между звездообразованием в галактиках и их инфракрасным и радиоизлучением исследователи из Института астрофизики Лейбница в Потсдаме (AIP) расшифровали лежащую в его основе физику. С этой целью они использовали новое компьютерное моделирование образования галактик с полным моделированием космических лучей. Чтобы понять формирование и эволюцию галактик, подобных нашему Млечному Пути, особенно важно знать количество новообразованных звезд как в близлежащих, так и в далеких галактиках. Для этой цели астрономы часто используют связь между инфракрасным и радиоизлучением галактик, открытую уже 50 лет назад: энергетическое излучение молодых массивных звезд, образующихся в наиболее плотных областях галактик, поглощается окружающими пылевыми облаками и переизлучается в виде низкоэнергетического инфракрасного излучения.
|
|
|
|
В конце концов, когда их запасы топлива истощаются, эти массивные звезды в конце своей жизни взрываются как сверхновые. При этом взрыве внешняя оболочка звезды выбрасывается в окружающую среду, что разгоняет немногочисленные частицы межзвездной среды до очень высоких энергий, порождая так называемые космические лучи. В магнитном поле галактики эти быстрые частицы, движущиеся почти со скоростью света, излучают очень низкоэнергетическое радиоизлучение с длиной волны от нескольких сантиметров до метров. Через эту цепь процессов тесно связаны новообразование звезд, инфракрасное излучение и радиоизлучение галактик.
|
|
|
Хотя это соотношение часто используется в астрономии, точные физические условия еще не ясны. Предыдущие попытки объяснить это обычно терпели неудачу в одном предсказании: если высокоэнергетические космические лучи действительно ответственны за радиоизлучение этих галактик, теория предсказывает очень крутые радиоспектры — сильное излучение на низких радиочастотах — которые не соответствуют наблюдениям. Чтобы добраться до сути этой тайны, группа исследователей из AIP впервые реалистично смоделировала эти процессы формирования галактики на компьютере и рассчитала энергетические спектры космических лучей. Их результаты опубликованы в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
|
|
|
|
«Во время формирования галактического диска космические магнитные поля усиливаются, чтобы соответствовать сильным наблюдаемым галактическим магнитным полям», — объясняет профессор Кристоф Фроммер, глава отдела космологии и астрофизики высоких энергий в AIP. Когда частицы космических лучей в магнитных полях испускают радиоизлучение, они теряют часть своей энергии на пути к нам. В результате радиоспектр становится более плоским на низких частотах. На высоких частотах, кроме радиоизлучения космических лучей, вносит свой вклад и радиоизлучение межзвездной среды, имеющее более плоский спектр. Таким образом, сумма этих двух процессов может прекрасно объяснить наблюдаемое плоское радиоизлучение всей галактики, а также излучение центральных областей. Это также объясняет загадку того, почему инфракрасное и радиоизлучение галактик так хорошо связаны. «Это позволяет нам лучше определять количество новообразованных звезд по наблюдаемому радиоизлучению в галактиках, что поможет нам еще больше разгадать историю звездообразования во Вселенной», — заключает Мария Верхан, доктор философии, студентка AIP и первый автор одного из исследований.
|
|
|
|
Источник
|
