24. УСКОРЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

24.1. ФОРМУЛИРОВКА ПРОБЛЕМЫ

Мы оставили напоследок самую трудную проблему: каким образом ускоряются космические лучи в источниках? Мы указали объекты, в которых это, по-видимому, происходит, — магнитосферы пульсаров, оболочки сверхновых, ядра галактик и компоненты двойных радиоисточников, — но важнейшие факты остаются необъясненными. А именно:

1. Происхождение степенного спектра частиц всех типов. Как правило, в Галактике и внегалактических источниках спектр имеет вид

2. Ускорение частиц до энергий порядка

3. Механизм ускорения должен приводить к такому же химическому составу, как и состав продуктов взрыва сверхновой.

Было бы полезно привлечь результаты лабораторных исследований физики плазмы, но все говорит о том, что вряд ли они нам пригодятся. С одной стороны, если требуется разогнать частицы до очень высоких энергий, то приходится. затрачивать значительные усилия, чтобы удержать их в ускоряющем поле. Приходится строить такие ускорители, как бетатроны, синхротроны, циклотроны и т. д. Точной подгонкой всех элементов удается получить контролируемые пучки частиц сверхвысоких энергий. Вряд ли Природа идет на такие ухищрения, чтобы ускорять космические лучи. Должен существовать более простой механизм. С другой стороны, при попытке создать устройства для удержания высокотемпературной плазмы, мы сталкиваемся с тем, что конфигурация оказывается, как правило, чрезвычайно неустойчивой, причем в ходе развития неустойчивостей генерируются частицы высоких многих килоэлектронвольт) энергий. Было предпринято множество попыток использовать результаты физики плазмы в астрофизических условиях. Некоторые из них мы опишем ниже. Не следует забывать, что специалисты по физике плазмы имеют дело со значительно более плотной плазмой, чем космическая.

Мы сделаем обзор некоторых механизмов ускорения, которые обсуждались в литературе. Особое внимание будет уделено тем из них, которые, по моему мнению, являются наиболее перспективными.