Тайна тяжелых элементов в галактических космических лучах

Тайна тяжелых элементов в галактических космических лучах

Ученые использовали инструменты миссии Magnetospheric Multiscale (MMS), находящейся под руководством Юго-Западного исследовательского института, чтобы объяснить присутствие энергетически тяжелых элементов в галактических космических лучах — GCR. Эти лучи состоят из быстро движущихся энергетических частиц. В своем большинстве это — ионы водорода или протоны — самые легкие и самые распространенные элементы во вселенной. Вот только ученые до сих пор толком не могут объяснить, как ускоряются эти частицы.

Взрываясь, сверхновая создает массивные ударные волны, которые, распространяясь через пространство, ускоряют ионы до крайне высоких энергий. Так рождаются GCR.

Тяжелые ионы пробуждаются и ускоряются, этим влияют на перераспределение массы во Вселенной. К тому же они необходимы для формирования еще более тяжелых и более химически сложных элементов.

До этого исследования мир полагал, что тяжелые ионы совершенно не чувствительны к проходящей ударной волне. И по большей части потому, что их достаточно малое количество, а большая часть энергии волны поглощается протонами. Это похоже на то, как если человек стоит на песке, волны подкатывают к ногам, перемещают песок, а стоящий остается на месте. Однако последние наблюдения показывают, что все не совсем так на самом деле.

Ударные волны достигают и околоземной среды. Магнитное поле Солнца переносится через межпланетное пространство сверхзвуковым потоком солнечного ветра, который затем как бы блокируется и отклоняется магнитосферой Земли, защитным пузырем вокруг нашей родной планеты. Однако надо понимать, что ударная волна Земли куда меньшего масштаба, чем волна, исходящая от сверхновой. Но ученым удалось отследить процессы, происходящие в том самом месте взаимодействия двух событий космического масштаба. Область названа головной ударной волной.

Так вот, в результате исследований оказалось, что магнитное поле у головной волны усиливается. В принципе — обычное поведение для такого события. Но затем были проанализированы разные виды ионов и их поведение при столкновении с ударной волной. Неожиданно выяснилось, что усиленные поля все же значительно изменяют траекторию тяжелых ионов и перенаправляют их в зону ускорения ударной волны.

Подобное поведение тяжелых ионов было неожиданным открытием. Но ученые обнаружили прямые доказательства этого процесса в альфа-частицах, ионах гелия, которые в четыре раза массивнее протонов и имеют в два раза больший заряд.

Предстоит еще большая работа с тяжелыми элементами и раскрытие всех тайн природы их поведения. Но первый шаг уже сделан.

Популярные материалы