Наши космические пути

Какого же мнения придерживаются сейчас ученые в вопросе о происхождении космических лучей? До самого недавнего времени это был наиболее сложный вопрос. Представьте себе, что палеонтолог нашел косточку доисторического животного, и только по ней он должен восстановить его облик, определить, в какой период истории Земли оно появилось и когда вымерло. Приблизительно такая же задача стояла перед физиками: по ничтожному «хвостику» космических излучений, попавших к нам на Землю, определить их происхождение, историю движения, найти проделанный ими путь. Вопрос осложнялся тем, что космические лучи льются на нашу планету равномерно со всех сторон. Когда астроном наблюдает Сириус, он определенно знает, что видит свет от Сириуса, и только от него. А как нам, изучающим космические лучи, определить, откуда они приходят? Попадая в слабые магнитные поля, существующие в межзвездном пространстве, потоки частиц многократно отклоняются ими от своего первоначального направления. В результате потоки частиц из разных источников излучения полностью перемешиваются. Именно поэтому попытки разобраться в происхождении лучей многие годы оставались безуспешными, а подчас остроумные и оригинальные теории напоминали скорее гадание на кофейной гуще, чем серьезные научные гипотезы...

Это положение резко изменилось, когда около 10 лет назад выяснилась связь между космическими лучами и радиоволнами, приходящими к нам из Вселенной. До самого последнего времени происхождение этих радиоволн было неизвестно. И только совсем недавно получил всеобщее признание поразительный вывод советских ученых: мы слышим «голос» космических лучей! Вопрос о происхождении космических лучей перестал быть областью догадок и превратился в равноправную астрофизическую проблему, основанную на наблюдениях. Современные мощные радиотелескопы дали ученым возможность услышать «голос» Вселенной. Оказалось, что космос «говорит» на радиоволнах с длиной от нескольких миллиметров до сотен метров.

Чтобы понять это явление, возьмем такой пример. Если заставить-колебаться какой-либо предмет, он начинает излучать звуковые волны — вспомните камертон. Подобно этому, всякое колебание или просто ускоренное движение электрического заряда сопровождается излучением электромагнитных волн. Следует еще добавить, что в магнитных полях электрические заряды движутся по винтовой линии, испытывая ускорение. Теперь уже, быть может, легче себе представить, что электроны, входящие в состав космических лучей, проходя межзвездные магнитные поля, начинают излучать электромагнитные волны. Магнитные поля в галактиках таковы, что электроны с энергией в сотни миллионов электроновольт излучают в основном в диапазоне метровых радиоволн. Эти волны и принимаются радиотелескопами. Так удалось узнать, где во Вселенной много космических лучей, каково их количество, энергетический спектр.

Выяснилось, что космических лучей много во всей нашей Галактике, так же, как и в других звездных системах-галактиках, удаленных на сотни миллионов, подчас на миллиарды световых лет. Некоторые из них называются радиогалактиками, так как они излучают необычайно интенсивно. Пожалуй, наиболее интересна радиогалактика в созвездии Лебедь. Свет от нее идет к нам на Землю «всего» лишь 650 миллионов лет. Несмотря на такое гигантское расстояние, радиоизлучение этой галактики в метровом диапазоне по мощности сравнимо с солнечным! В видимых же лучах эту радиогалактику лишь с большим трудом удалось сфотографировать в самый сильный телескоп. Радиогалактика в Лебеде, привлекающая к себе внимание астрономов всего мира, по-видимому, представляет собой «взорвавшуюся» звездную систему. Представления о спокойной, мирной, сравнительно медленной эволюции галактики должны быть пересмотрены. «Взрыв», бурная эволюция галактики в созвездии Лебедь убеждают нас в этом.

При таком «взрыве», причина и природа которого еще не выяснены, образуется огромное количество космических лучей, которые и посылают к нам мощное радиоизлучение. Если не говорить об эволюции всей известной нам области Вселенной, то взрыв галактик является самым гигантским явлением, наблюдаемым в природе. Взрывы гораздо меньшего масштаба, но чудовищные по нашим земным мерилам, происходят со звездами.

Интересны взрывы сверхновых звезд, происходящие в нашей Галактике примерно раз в 50 лет. Сверхновые во много тысяч раз ярче так называемых новых звезд и в течение месяца-двух горят так ярко, что излучают в миллиарды раз больше света, чем наше Солнце. Оставшиеся после взрыва сверхновых звезд газовые оболочки видны на небе как небольшая туманность. Оболочки эти — источники сильнейшего радиоизлучения, создаваемого, несомненно, космическими лучами. Каковы процессы в оболочках сверхновых, приводящие к образованию космических лучей, как протекают эти процессы, чем объясняются?.. Вопросы эти увлекательны и мало изучены. Несомненно, однако, и это важно для нашей темы, что космические лучи при взрывах сверхновых звезд образуются в огромных количествах.