::

    

На главную

Оглавление

 


Альманах «ЭВРИКА»


Часть  I     В ПОИСКАХ «ГОВОРЯЩИХ» ЗВЕЗД

 

ПОИСКИ НЕВИДИМЫХ ЗВЕЗД

 

 

Природа гамма-излучения та же, что и у видимого света, и то и другое — электромагнитные волны. Однако энергия гамма-квантов высоких энергий в десятки, сотни, тысячи миллионов раз превышает энергию фотонов.

 

Одна из - центральных проблем астрофизики связана с происхождением космических лучей. Где, в ходе каких процессов образуются в космосе быстрые протоны, другие атомные ядра, максимальная энергия которых во много раз больше, чем у получаемых в самых мощных земных ускорителях частиц? Оказалось, что место рождения космических лучей можно обнаружить по гамма-излучению высоких энергий. Дело в том, что при взаимодействии энергичных ядер с газом или пылью межзвездной среды образуются элементарные частицы (пиноль-мезоны), которые затем распадаются на гамма-кванты. Чем больше плотность космических лучей, тем ярче в гамма-диапазоне светится среда, окружающая их источник. Таким образом, гамма-астрономия позволяет прозондировать, определить интенсивность космических лучей в далеких участках Галактики. Источником этих лучей и гамма-квантов могут быть взрывы звезд или галактик.

 

Гамма-астрономия может дать информацию и об объектах, где вещество находится в экстремальном состоянии. К их числу относятся, например, нейтронные звезды. Кубический сантиметр вещества такой звезды весит около 100 миллионов тонн. Некоторые нейтронные звезды, вращаясь, испускают короткие периодические импульсы, за что и получили название пульсаров. Гамма-кванты образуются и при взаимодействии антивещества с веществом.

 

Уже этот далеко не полный перечень проблем стимулирует активные исследования космического гамма-излучения. Необходимость этого лет двадцать назад отметил академик В. Гинзбург. Почему же освоение гамма-диапазона астрономы начали лишь недавно? Гамма-излучение поглощается в атмосфере, и, конечно, спутники и космические корабли — лучшие носители гамма-телескопов. 'Энергия гамма-квантов велика, а поток их около Земли ничтожно мал. Астрономы буквально охотятся за каждым гамма-квантом. Ведь в поле зрения гамма-телескопов, с помощью которых велись измерения в последнее время, даже от самой яркой гамма-звезды попадал всего один квант за несколько минут. Наконец, наблюдения космического гамма-излучения приходится вести в условиях огромного фона вторичных, местных гамма-квантов. Заряженная компонента космических лучей в десятки тысяч раз превышает поток первичных гамма-квантов, и под действием быстрых протонов и электронов атмосфера Земли и конструкции спутника сами сияют в гамма-лучах, мешают регистрации гамма-квантов, приходящих из далекого космоса.

 

Рождение наблюдательной гамма-астрономии было обеспечено, с одной стороны, созданием эффективных гамма-телескопов, а с другой — запуском специально предназначенных для этих целей спутников. Прототипом современных гамма-телескопов высоких энергий стал прибор, работавший на   спутниках   «Космос-251»   и   «Космос-264». Этот телескоп совсем непохож на те, какие используются для оптических измерений. Его основу составляют искровая камера, черен-ковский счетчик, другие детекторы ядерных излучений.

 

Как же выглядит небо в гамма-лучах? Прежде всего на этом небе не видно не только привычных для нас звезд, но и самого Солнца, пока не удалось обнаружить идущего от него гамма-излучения высоких энергий. Зато Млечный Путь на карте гамма-неба выглядит как яркая узкая полоса. Его изображение, распределение/, яркости гамма-излучения соответствуют модели нашей Галактики в виде тонкого диска, блина, где Солнце занимает скромное место ближе к периферии, чем к центру звездной системы. Анализ рассеянного галактического гамма-излучения позволил сделать вывод, что плотность космических лучей на краю Галактики меньше, чем в окрестностях Солнца, а это значит, что основные источники космических лучей, как это предположил академик В. Гинзбург, по-видимому, находятся в Галактике, а не за ее пределами.

 

В каталоге источников гамма-излучения, зарегистрированных европейским спутником КОС-Б, перечислены характеристики 25 гамма-звезд. Точность измерений пока такова, что некоторые из этих источников могут оказаться не звездами, а протяженными светящимися областями. Самая яркая звезда на гамма-небе — пульсар в созвездии Паруса. Он не виден в оптические телескопы, однако в радио- и гамма-диапазонах этот пульсар, подобно маяку, с высочайшей точностью посылает периодические импульсы с интервалом около десятой доли секунды. Другая гамма-звезда совпадает с пульсаром в Крабовидной туманности. Эта туманность и пульсар — остатки взрыва звезды, происшедшего в 1054 году. Подобные явления названы взрывами сверхновых звезд. В максимуме   блеска   такая звезда излучает энергии в сотни миллионов раз больше, чем Солнце.

 

Советским физикам в 1972 году удалось зарегистрировать переменное гамма-излучение от рентгеновского источника в созвездии Лебедя. Вскоре этот результат был подтвержден данными с американского спутника. Источник в Лебеде — тесная система пары звезд, одна из которых, как полагает советский ученый Р. Сюняев, является пульсаром. Нестационарность, вспышечность процессов, характерных для этих звезд, приводит то к появлению, то к затуханию испускаемых ими радио- и гамма-излучений. Казалось бы, найдена разгадка источников космических лучей — это пульсары, остатки сверхновых. Однако полученные о гамма-излучениях от пульсаров экспериментальные данные дают основания полагать, что они продукт взаимодействия быстрых электронов. Что же касается энергичных ядер, то прямых доказательств их рождения в пульсарах пока нет. Гамма-телескопом обследовано 88 известных остатков сверхновых, но лишь у двух из них обнаружено гамма-излучение.

 

Один из гамма-источников совпадает с плотным газопылевым облаком в созвездии Змееносца. В окрестностях этого объекта нет остатков сверхновых, зато внутри облака содержится целая группа молодых, горячих, вспыхивающих звезд, совсем юных «звездных младенцев» типа звезды Т-Тельца. Недавно опубликовано сообщение об избытке гамма-излучения, приходящего от огромного газопылевого облака в созвездии Ориона. Может быть, возникновение космических лучей прежде всего связано не со смертью, а с рождением звезд, с формированием ассоциаций молодых звезд, впервые открытых академиком В. Амбарцумяном? Ответ на этот вопрос дадут эксперименты.

Зарегистрированы внегалактические гамма-источники, расстояния до которых  исчисляются  сотнями   миллионов световых лет. Это активные галактики и квазары. По мощности происходящие в них взрывные процессы в десятки миллионов раз превышают взрывы сверхновых. Возможно, что, когда мы говорим о гамма-звездах, речь идет о принципиально новом классе космических объектов.

 

Чтобы разобраться в природе источников как галактического, так и межгалактического гамма-излучения, необходимо, с одной стороны, улучшить технику наблюдения — повысить чувствительность гамма-телескопов, улучшить их угловое и энергетическое разрешение, а с другой — проводить комплексные измерения в разных диапазонах электромагнитного спектра. Ведь для гамма-источников характерна нестабильность, вспышечность, и важно получить разностороннюю информацию о каждом конкретном явлении.

 

Большие перспективы перед этой областью знания открыли успехи космонавтики. Появились возможности выводить на орбиты обсерватории для изучения гамма-излучения высоких энергий. Это позволит точно определять местоположение источников, их размеры.

 

Чтобы найти наиболее эффективный режим измерений, необходимо, в частности, хорошо знать, какие изменения претерпевают вторичные — рождаемые вблизи и внутри космического корабля — частицы гамма-излучения в зависимости от положения аппарата в пространстве, состояния магнитосферы Земли и т. д. С этой целью на орбитальной станции «Са-лют-6» проводился эксперимент «Гамма-фон» с помощью малогабаритного гамма-телескопа «Елена». Четкая работа экипажей станции обеспечила получение информации для конструирования будущих обсерваторий. Измерения с телескопом «Елена» представляют самостоятельный интерес для физики ближнего космоса: полученные  сотрудниками  Московского инженерно-физического института данные свидетельствуют в пользу существования в окрестностях Земли пояса захваченных нашей планетой электронов высоких энергий.

 

Интересная область исследования мягкого гамма-излучения охватывает ядерные спектры — линии излучения атомных ядер. Точные измерения позволят не только определить «сорт» ядра, посылающего сигналы из глубин космоса, но и его скорость.

 

Детектор мягких гамма-квантов, как и рентгеновский телескоп, который можно установить на орбитальной обсерватории, сможет регистрировать и так называемые гамма-всплески. Природа этого явления пока неясна. Твердо установлено, что мощные вспышки гамма-излучения длительностью от десятых долей до нескольких десятков секунд не связаны с Солнечной системой и происходят сравнительно редко. Ключ к пониманию этого явления, возможно, содержится в данных, полученных на межпланетных станциях «Венера» сотрудниками Физико-технического института АН СССР и Института космических исследований АН СССР. Ими выявлена периодическая структура вспышки, отмеченной в созвездии Золотой Рыбы.

 

Гамма-астрономия позволяет глубже понять явления природы. Однако покорить новые вершины познания трудно. Необходимы сложнейшие экспериментальные установки, требуется напряженная работа исследователей. Но разве наука ищет легкие пути?

 

 

 

 

На главную

Оглавление

 











         Интернет магазины          КОТОВАСИЯ, рыболовный сайт котёнка Васи           Аквариумный сайт. Содержание, разведение, кормление, лечение аквариумных рыб. Уникальные фотографии, статьи, ссылки, адреса разводчиков.          Лечебник.Инфо - традиционная и нетрадиционная медицина. Народные средства. Лечебные травы. Массаж. Иглоукалывание. Гомеопатия Rambler's Top100