|
Нестабильность плазмы и природа космических лучей
|
|
|
|
Ученые из Института астрофизики Лейбница в Потсдаме (AIP) обнаружили новую нестабильность плазмы, которая обещает революционизировать наше понимание происхождения космических лучей и их динамического воздействия на галактики. В начале прошлого века Виктор Гесс открыл новое явление, названное космическими лучами, которое впоследствии принесло ему Нобелевскую премию. Он провел высотные полеты на воздушном шаре и обнаружил, что атмосфера Земли не ионизируется радиоактивностью земли. Вместо этого он подтвердил, что происхождение ионизации было внеземным. Впоследствии было установлено, что космические «лучи» состоят не из излучения, а из заряженных частиц из космоса, летящих со скоростью, близкой к скорости света. Однако название «космические лучи» пережило эти открытия. В новом исследовании доктор Мохамад Шалаби, ученые из AIP и главный автор этого исследования, и его сотрудники выполнили численное моделирование, чтобы проследить траектории многих частиц космических лучей и изучить, как они взаимодействуют с окружающей плазмой, состоящей из электронов и протоны.
|
|
|
Когда исследователи изучали космические лучи, летящие от одной стороны моделирования к другой, они обнаружили новое явление, которое возбуждает электромагнитные волны в фоновой плазме. Эти волны оказывают воздействие на космические лучи, меняя их извилистые траектории. Самое главное, что это новое явление можно будет лучше понять, если мы будем считать, что космические лучи действуют не как отдельные частицы, а как поддерживающие коллективную электромагнитную волну. Поскольку эта волна взаимодействует с фундаментальными волнами на заднем плане, они сильно усиливаются и происходит передача энергии. «Это открытие позволяет нам рассматривать космические лучи как излучение, а не как отдельные частицы в этом контексте, как первоначально считал Виктор Гесс», — отмечает профессор Кристоф Пфроммер, руководитель отдела космологии и астрофизики высоких энергий в AIP. . Хорошей аналогией такого поведения являются отдельные молекулы воды, коллективно образующие волну, которая разбивается о берег.
|
|
|
|
«Этот прогресс стал возможен только благодаря рассмотрению меньших масштабов, которые ранее упускались из виду и которые ставят под сомнение использование эффективных гидродинамических теорий при изучении плазменных процессов», - объясняет доктор Мохамад Шалаби. Существует множество применений этой недавно открытой нестабильности плазмы, включая первое объяснение того, как электроны из тепловой межзвездной плазмы могут ускоряться до высоких энергий в остатках сверхновых. «Эта недавно обнаруженная нестабильность плазмы представляет собой значительный скачок в нашем понимании процесса ускорения и, наконец, объясняет, почему эти остатки сверхновых светятся в радио- и гамма-лучах», — сообщает Мохамад Шалаби. Более того, это революционное открытие открывает дверь к более глубокому пониманию фундаментальных процессов переноса космических лучей в галактиках, что представляет собой величайшую загадку в нашем понимании процессов, формирующих галактики в ходе их космической эволюции.
|
|
|
|
Источник
|
