Гамма излучение в космосе


Гамма-излучение Луны

Гамма-излучение является самым смертоносным типом электромагнитного излучения для живых организмов, и к счастью для нас, оно в значительной степени отклоняется и поглощается атмосферой Земли. Однако у Луны нет такого защитного щита.

И хотя никто не ослеп от того, что пялился на Луну, она светится ярче, чем Солнце, когда дело касается гамма-излучения. Потому что Солнце излучает лишь часть своего электромагнитного излучения в гамма-лучах — намного меньше, чем Луна (из-за мощного магнитного поля Солнца).

Откуда у Луны гамма-излучение

Большинство гамма-излучения в нашей Солнечной системе исходит из отдаленных источников, таких как квазары и активные галактические ядра (AGN). Луна является косвенным источником гамма-излучения и производит его посредством взаимодействия с космическими лучами.


Космические лучи — это тип высокоэнергетического излучения, которое в основном производится за пределами нашей Солнечной системы. Их излучают такие космические объекты, как сверхновые и активные галактические ядра. Когда космические лучи ударяют материю, как, например, поверхность Луны, они создают гамма-лучи. Луна фактически поглощает большую часть созданных гамма-лучей, но некоторые отражаются обратно в космос.

Сила гамма-лучей Луны не всегда постоянна, она меняется со временем. Марио Никола Мацциотта и Франческо Лопарко, два исследователя из Национального института ядерной физики Италии, собрали данные о гамма-лучах Луны, которые превышали 31 миллион электрон-вольт (в 10 миллионов раз мощнее видимого света), и сделали своего рода «выдержку». Это привело к следующему изображению, на котором вид с течением времени улучшается.

Однако эта яркость не постоянна. Данные космического телескопа «Ферми» показывают, что яркость Луны изменяется примерно на 20% в течение 11-летнего цикла активности Солнца. В течение этого цикла Солнце испытывает изменения в своем магнитном поле. В результате иногда на Луну попадает больше космических лучей, чем в другое время.

Одно «Но»

На самом деле, данное исследование следило только за гамма-лучами Луны, которые на определенную величину превышают 31 миллион электрон-вольт (МэВ). Но гамма-лучи могут быть намного более энергичными, чем эти, и измеряться в миллиардах или даже триллионах МэВ.

Поэтому, так как Солнце обладает мощным магнитным полем, то только самые сильные космические лучи могут достичь плотную часть солнечной атмосферы и создать очень мощные гамма-лучи. Таким образом, Солнце на самом деле ярче в гамма-лучах выше 1 миллиарда электрон-вольт, чем Луна.


Что это значит для нас?

Полученные данные свидетельствуют о том, что космонавты, посещающие Луну или проживающие там в течение длительного периода времени, будут подвергаться большому риску. Гамма-лучи и космические лучи обладают большой проникающей способностью, поэтому первостепенное значение будет иметь защита с использованием таких элементов, как свинец.

Источник: sci-news.ru

Гамма излучение в космосе

Во Вселенной довольно много источников гамма-излучения. Это и взрывающиеся звезды, и центры галактик, и пульсары и многое другое. Наблюдение за гамма-излучением помогает прояснить природу некоторых объектов, а также принципы их функционирования и эволюцию. В то время, как человек не может вести непосредственное наблюдение за гамма-излучением, ему в этом помогают разного рода приборы.


Одним из наиболее известных и мощных инструментов является космический гамма-телескоп Ферми. Это космическая обсерватория на низкой земной орбите предназначенная для наблюдения больших областей космоса в диапазоне гамма-излучения. С его помощью астрономы исследуют астрофизические и космологические процессы, происходящие в активных ядрах галактик, пульсарах и других высокоэнергетических источниках; изучают гамма-всплески, ведут поиски тёмной материи.

Система состоит из двух основных элементов. LAT — гамма-телескоп предназначен для наблюдений в диапазоне энергий от нескольких десятков МэВ до сотен ГэВ. Чувствительность на энергии 100 МэВ в 50 раз выше, чем у его предшественника EGRET Комптоновской обсерватории. При этом LAT будет получать гораздо более чёткие изображения и лучше определять координаты источников.

Fermi GBM — прибор для регистрации гамма-всплесков. Ожидается, что он будет регистрировать около 200 событий в год. Это немного, но задача простого увеличения числа известных всплесков перед ним и не ставится. Интереснее детально разобраться с тем, как гамма-всплески светят в жёстком гамма-диапазоне, на энергиях порядка ГэВ. Комптоновская обсерватория увидела несколько очень жёстких всплесков, но вопросов осталось больше, чем ответов.


NASA собрала данные телескопа за 6 лет, и создала видео, где показаны основные источники гамма-излучения во вселенной. Как оказалось, главные источники — это блазары, небольшие эллиптические галактики, внутри которых — супермассивные черные дыры. Видны и другие элементы. Например, это остаток сверхновой Гамма Лебедя, Крабовидная туманность, или же две огромные звезды в Эта Киля. Естественно, не обошлось и без многочисленных пульсаров, уже каталогизированных, плюс элементы, которые еще только предстоит каталогизировать.

Энергия этих объектов составляет от 50 миллиардов до 2 триллионов электро-вольт. Наш глаз способен воспринимать оптическое излучение с энергией в 2-3 электронвольта, для сравнения. Наблюдение за источниками этой энергии позволяет хотя бы немного понять, что происходит в удаленных регионах нашей Вселенной, где царят условия, которые сложно даже вообразить.

Источник: habr.com

Общие сведения о природе явления

Гамма-всплеск (ГВ) – это внезапное и кратковременное повышение силы космического гамма-излучения. Этот колоссальный импульс энергии рождается в далеких галактиках в момент возникновения черной дыры или вспышке сверхновой. Он вызывает к жизни невероятные вселенские процессы, в десятки раз превосходящие мощность и масштабы выброса сверхновой. Нашей планете повезло, что такие явления, за редким исключением, происходят далеко за пределами Галактики. Существуют и короткие гамма-всплески (ГВ). Механизм их происхождения до конца не понят, но известно, что механизм его отличается от длинного гамма-всплеска. Эти катаклизмы появляются в различных частях Вселенной, на космологических, исчисляющихся миллиардами световых лет, расстояниях от нас.

История открытия: как обнаружили гамма-всплески?


Гамма-всплеск GRB 130427A

Первый гамма-всплеск был определен в 1967 году военным спутником Vela. Парадокс открытия заключен в том, что в конце 60-х гг. правительство США потратило миллионы долларов на создание спутников-шпионов для слежения за возможными испытаниями ядерного оружия в СССР. Приборы, размещенные на них, должны были фиксировать возникающее гамма-излучение. И они срабатывали так часто, что военные генералы усомнились в возможности противника провести столько секретных ядерных взрывов. Примитивные приборы не определяли местоположение излучения и не давали информации, где оно возникло – на земле или в космосе. Поняв, что природа изучаемого катаклизма не связана с СССР, военные потеряли к ней интерес, и в 1973 году были опубликованы имеющиеся данные по этому открытию.


Чтобы вычислить расположение ГВ, в 1976 году создали Межпланетную сеть (IPN), позволяющую при взаимодействии детекторов, работающих в унисон, использовать метод триангуляции. Эта организация функционирует и в наши дни. Эксперименты КОНУС, проводимые на космических станциях «Венера», позволили выявить отдельный класс гамма-всплесков, имеющих кратковременный характер, и случайность их появления.

Сбор информации о местоположении явления

Позиции на небе всех гамма-всплесков, обнаруженных в ходе миссии BATSE

После определения космической природы энергетических потоков ученые приступили к поиску источников этого феномена. Сила излучения наводила на мысль о его происхождении в пределах нашей Галактики. Но изучение с помощью BATSE – прибора, созданного для обнаружения гамма-всплесков, установленного на космической обсерватории Комптон, – показало изотропность источников и тенденцию к распределению по всей небесной сфере, а не только в плоскости Млечного пути. Ежедневно фиксировались всплески, но без обнаружения их концентрации в одном месте. Тогда укрепилось мнение о дистанции в миллиарды световых лет между Землей и произошедшими взрывами, создавшими потоки энергии.

Материалы по теме


Позиции на небе всех гамма-всплесков, обнаруженных в ходе миссии BATSE

Открывателем послесвечения в ГВ стала рентгеновская обсерватория BeppoSAX, которую разместили на итальянско-голландском спутнике. Она зафиксировала затихающее излучение в рентгеновском спектре. Это дало возможность телескопам отыскать источник с точностью до секунды. Снимок слабой галактики на этом месте подтвердил теорию о космологической дальности ГВ. С момента запуска в 2004 году спутник вместе с орбитальной обсерваторией Swift стал центром исследований в этой области. На нем установили современную аппаратуру – монитор и телескопы, позволяющие сбор данных в рентгеновском и оптическом спектре. Они предоставили возможность всестороннее изучать гамма-всплески и фиксировать самые значительные события. В 2008 году запустили гамма-телескоп Fermi, который способен отслеживать гамма-кванты в широких диапазонах.

Механизм и классы гамма-всплесков


Наука разделяет этот вид космических энергетических потоков на два типа: короткие и длинные гамма-всплески. Между собой они отличаются временной и спектральной структурой. Механизм появления коротких ГВ связывают с взаимодействием нейтронных звезд и черных дыр. Длинные всплески приписывают эволюции звезды в сверхновую, но не обычную, а перестроившуюся в черную дыру.

Основные характеристики ГВ

У ГВ изучается несколько характеристик: интенсивность излучения, спектр, частота появления, временная структура, направление излучения, суммарное значение потока энергии. Временная структура имеет сложный график. Продолжительность явления меняется в промежутке от сотых частей секунды до сотен секунд. ГВ характеризуются значительной спектральной переменностью в пределах 100-1000 кэВ.

Послесвечение

Гамма-всплеск и вспышка сверхновой. Последовательность изображений, полученных на космическом телескопе Хаббла с 4 декабря 2001 г. по 5 мая 2002 г.


Ученые теоретически объяснили процессы образования эффекта послесвечения. Произошедшее событие (взрыв или слияние звезд) провоцирует возникновение разлетающейся с ультрарелятивистской скоростью оболочки. В отдельных случаях энергетический поток послесвечения сравним с самим всплеском. Его регистрируют, используя оптические и рентгеновские телескопы. Кривые их блеска сложны для изучения, так как они соединяют излучение головной и обратной волн.

Материалы по теме

Магнетар

С момента фиксации первого гамма-всплеска в 1967 году ведется их список в хронологическом порядке. В него вошли явления, характеристики которых отличаются от стандартных параметров. Обозначение дат ведется: год, месяц, день.

  • Поток энергии с наибольшей яркостью среди первых наблюдаемых – GRB 971214.
  • Ближайший из замеченных всплесков – GRB 980425.
  • Явление, отличающееся особой яркостью, видимое в оптическом и гамма-диапазоне, – GRB 990123.

  • Возникший близко к Земле гамма-всплеск с досконально исследованным послесвечением – GRB 030329.
  • Первый выброс энергии от сверхновой, снятый с начала появления, – GRB 060218.
  • Ярчайшее послесвечение во Вселенной – GRB 080319.
  • Гамма-всплеск, произошедший на наибольшем удалении от Солнечной системы из наблюдаемых, – GRB 090423.
  • Явление, имевшее наибольшую длительность, составляющую временной интервал до 12 месяцев, – GRB 110328.

Интересные факты: последствия ГВ для Земли

Гамма-всплеск, произошедший на расстоянии в несколько миллионов св. лет в пределах нашей Галактики, и направление выброса которого будет направленно на Землю, приведет к частичному или полному исчезновению существующих жизненных форм и видов. С такими катаклизмами ученые связывают массовые вымирания, произошедшие 250 млн. лет назад, – тогда погибло 95% обитавших видов. А еще раньше на 200 млн. лет погибло 60% морских обитателей.

Прогнозировать время энергетического удара гамма-всплеска невозможно. Но частота появления в Галактике таких явлений измеряется миллионами лет. Так что сегодня нет поводов для беспокойства о нашем будущем.

Источник: zen.yandex.ru

Откуда у Луны гамма-излучение

Большинство гамма-излучения в нашей Солнечной системе исходит из отдаленных источников, таких как квазары и активные галактические ядра (AGN). Луна является косвенным источником гамма-излучения и производит его посредством взаимодействия с космическими лучами.

Космические лучи — это тип высокоэнергетического излучения, которое в основном производится за пределами нашей Солнечной системы. Их излучают такие космические объекты, как сверхновые и активные галактические ядра. Когда космические лучи ударяют материю, как, например, поверхность Луны, они создают гамма-лучи. Луна фактически поглощает большую часть созданных гамма-лучей, но некоторые отражаются обратно в космос.

Сила гамма-лучей Луны не всегда постоянна, она меняется со временем. Марио Никола Мацциотта и Франческо Лопарко, два исследователя из Национального института ядерной физики Италии, собрали данные о гамма-лучах Луны, которые превышали 31 миллион электрон-вольт (в 10 миллионов раз мощнее видимого света), и сделали своего рода «выдержку». Это привело к следующему изображению, на котором вид с течением времени улучшается.

Однако эта яркость не постоянна. Данные космического телескопа «Ферми» показывают, что яркость Луны изменяется примерно на 20% в течение 11-летнего цикла активности Солнца. В течение этого цикла Солнце испытывает изменения в своем магнитном поле. В результате иногда на Луну попадает больше космических лучей, чем в другое время.

Одно «Но»

На самом деле, данное исследование следило только за гамма-лучами Луны, которые на определенную величину превышают 31 миллион электрон-вольт (МэВ). Но гамма-лучи могут быть намного более энергичными, чем эти, и измеряться в миллиардах или даже триллионах МэВ.

Поэтому, так как Солнце обладает мощным магнитным полем, то только самые сильные космические лучи могут достичь плотную часть солнечной атмосферы и создать очень мощные гамма-лучи. Таким образом, Солнце на самом деле ярче в гамма-лучах выше 1 миллиарда электрон-вольт, чем Луна.

Что это значит для нас?

Полученные данные свидетельствуют о том, что космонавты, посещающие Луну или проживающие там в течение длительного периода времени, будут подвергаться большому риску. Гамма-лучи и космические лучи обладают большой проникающей способностью, поэтому первостепенное значение будет иметь защита с использованием таких элементов, как свинец.

Источник: sci-news.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.