Astronomijas ABC - C ir kosmiskajiem stariem

• Maijs 7, 2024

Kosmiskie stari nāk no kosmosa, un apmēram trīsdesmit no tiem katru sekundi zip cauri jūsu ķermenim. Viņi rada lielas briesmas komandētām misijām uz Marsu, var sabojāt elektroniku un lika Apollo astronautiem redzēt zibspuldzes tumsā, pat aizvērtām acīm. Daži no tiem nav kosmiski, neviens nav stari, un daži šķiet neiespējami. Kas tie ir un no kurienes viņi nāk?

Kāpēc kosmiskie stari?
Kosmiskie stari tika atklāti divdesmitā gadsimta sākumā, un kādu laiku zinātnieki domāja, ka tie ir sava veida elektromagnētiskais starojums, piemēram, redzamā gaisma vai rentgenstari. Saule bija acīmredzams iespējamais avots, bet stari nāca no visiem virzieniem. Tāpēc viņi tika dublēti kosmisks jo šķita, ka tie ir nākuši no Saules sistēmas.

Tomēr “stari” izrādījās neredzamas, ļoti enerģētiski lādētas daļiņas - atomu daļas. Elektronu ir mazos daudzumos, bet lielākā daļa kosmisko staru (89%) ir protoni, apmēram 10% ir hēlija atomu kodoli un 1% ir smagāku atomu kodoli, pat ieskaitot urānu. Tā kā tās ir uzlādētas daļiņas, magnētiskie lauki kosmosā tos ietekmē, tāpēc mēs nevaram atrast viņu izcelsmi, izsekojot viņu ceļiem atpakaļ.

Dažas daļiņas nāk no Saules, bet to ir daudz ārpus Saules sistēmas. Ir arī kosmiskie stari, kas izveidoti, kad enerģētiskāki nonāk Zemes atmosfērā un saduras ar gaisa molekulām. Šīs sadursmes rada subatomiskās daļiņas, kurām savukārt ir papildu sadursmes, radot sekundāru kosmisko staru gaisa dušu.

Elektronu volti (eV)
Zinātnieki mēra atomu daļiņu enerģiju elektronu volti (eV). Elektrona volts ir enerģija, ko elektrons iegūtu no 1 voltu akumulatora. Tas nav daudz. Kaut arī kosmiskie stari ir tikai atomu gabali, tie pārvietojas ar ļoti lielu ātrumu, tāpēc viņiem ir daudz vairāk enerģijas, nekā jūs varētu domāt no niecīgās masas. Tāpēc mēs izmantojam lielākas vienības, piemēram, mega elektronu voltus (MeV), kas ir miljons elektronu voltu, un giga elektronu voltus (GeV), kas ir miljards elektronu voltu.

Kosmisko staru veidi
Ir ļoti daudz ko mēs joprojām nesaprotam par kosmiskajiem stariem, tāpēc to klasificēšana ir nedaudz pareiza. Šeit ir četras izplatītas kategorijas:

Saules kosmiskie stari
Saules kosmiskie stari ir Saules daļiņas, kuras paātrina Saules notikumi, kas rada koronālo masu izgrūšana. Koronālas masas izmešanas laikā no Saules lielā ātrumā tiek izlādētas uzlādētas daļiņas. Saules kosmiskie stari nav tik enerģētiski kā tie, kas atrodas ārpus Saules sistēmas, tomēr tie var sabojāt satelītu elektroniku un apdraudēt astronautus. Daži no tiem ir sadalīti pa Zemes magnētiskā lauka līnijām pie poliem un izsauc aurālus displejus.

Galaktiskie kosmiskie stari
saules vējš ir plazma - gāze, kas ir uzlādētu daļiņu sajaukums - no Saules pūš Saules sistēmas dziļumos. Tā virziens uz āru samazina kosmisko staru skaitu, kas iekļūst Saules sistēmā. Tomēr tiem, kas ierodas, enerģijas parasti ir no 100 MeV līdz 10 GeV. Viņi pārvietojas ar ātrumu no 45% līdz 99,6% no gaismas ātruma.

Lielākā daļa galaktisko kosmisko staru nāk no citur Piena ceļa. Viņi ir savīti un dzērumā pagriezuši ceļu cauri galaktikas magnētiskajam laukam. Ir pārliecinoši pierādījumi, ka viņus paātrina supernovas sprādzienu triecienviļņi.

Īpaši augstas enerģijas (UHE) kosmiskie stari
Pēdējais tips ir retākais un noslēpumainākais. Viņiem ir tas, kas, šķiet, ir neiespējami augstas enerģijas, un Ak, mans Dievs, daļiņa ir visvairāk pārsteidzošais no visiem. Tas tika atklāts Jūtā 1991. gadā, dodoties gaismas gaismas čukstā laikā. Tās enerģija tika aprēķināta pie apmēram trīsdesmit miljoniem triljonu elektronu voltu.

Kas Galaktikas apkārtnē varētu paātrināt daļiņu līdz šādam ātrumam? Apvieno melnos caurumus? Sadursmes galaktikas? Neviens nezina, bet viņi zina, ka supernovai nav gandrīz pietiekami daudz enerģijas, lai veiktu darbu, kaut arī tā izdala tikpat daudz enerģijas kā visa galaktika.

Līdz šim astronomi tuvumā esošajās galaktikās neko nav atraduši, kas varētu šķist kandidāti. Bet kā ir ar tālu, tālu prom esošo galaktiku? Mēs tā nedomājam. Nevajadzētu būt iespējai nākt no vairāk nekā 30 miljoniem gaismas gadu, un tajā joprojām ir tik daudz enerģijas. Daļiņa mijiedarbosies ar kosmisko fona starojumu un zaudēs enerģiju, pirms tā nokļuva pie mums. Fona starojums ir Lielā sprādziena enerģijas paliekas, kas piepilda Visumu.

Kosmisko staru briesmas
Zemes atmosfēra un magnētiskais lauks aizsargā mūs no visvairāk zemas enerģijas kosmiskajiem stariem. Un, lai arī tūkstošiem no viņiem katru minūti šķērso mūsu ķermeņus, jūras līmenī kosmiskais starojums ir tikai daži procenti no dabiskā fona starojuma.Tā kā lielā augstumā ir mazāka aizsardzība, lidojumu apkalpes tiek pakļautas nedaudz lielākam starojumam.

Kosmosā gan astronauti, gan elektronika ir pakļauti šī starojuma riskam, ja ir aktīva Saule. Apollo misijās nebija lielas saules aktivitātes. Tomēr Apollo 11 apkalpes locekļi bija pirmie, kas redzēja nejaušus gaismas mirgojumus, pat ja acis bija aizvērtas. Tie bija kosmiski stari. Un padomājiet par astronautiem, kuri dodas uz Marsa vadītu misiju. Viņi ilgu laiku atrastos dziļā kosmosā, bet cilvēku un elektronikas pasargāšana no kosmiskajiem stariem un augstas enerģijas starojuma ir problēma, kas vēl nav atrisināta.