宇宙射線可能是理解星系動力學(xué)的關(guān)鍵

華盛頓，2021 年 8 月 24 日——宇宙射線是帶電的亞核粒子，它們以接近光速的速度移動，不斷地降落在地球上。這些粒子是相對論的，正如阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論所定義的那樣，并設(shè)法產(chǎn)生一個磁場來控制它們在星系內(nèi)的移動方式。

星際介質(zhì)中的氣體由原子組成，主要是氫，大部分是電離的，這意味著它的質(zhì)子和電子是分開的。在這種氣體中移動時，宇宙射線會啟動背景質(zhì)子，這會導(dǎo)致集體等離子波運動，類似于您扔石頭時湖面上的漣漪。

最大的問題是宇宙射線如何將它們的動量沉積到構(gòu)成星際介質(zhì)的背景等離子體中。在等離子體物理學(xué)，從AIP出版，在法國天體物理學(xué)家血漿審查通過研究天體物理和空間等離子體中的宇宙射線引發(fā)的流不穩(wěn)定領(lǐng)域內(nèi)的最新發(fā)展。

“宇宙射線可能有助于解釋我們銀河系的各個方面，從最小的尺度，如原行星盤和行星，到最大的尺度，如銀河風(fēng)，”蒙彼利埃大學(xué)的亞歷山大·馬科威斯說。

直到現(xiàn)在，宇宙射線被認(rèn)為在星系“生態(tài)”中有點不同。但是由于不穩(wěn)定性在宇宙射線源(例如超新星遺跡和脈沖星)周圍運作良好并且比預(yù)期的要強(qiáng)，因此這些粒子對星系動力學(xué)和恒星形成周期的影響可能比以前已知的要大得多。

“這并不是一個真正的驚喜，而是一種范式轉(zhuǎn)變，”Marcowith 說。“在科學(xué)和天體物理學(xué)中，一切都是相互關(guān)聯(lián)的。”

擴(kuò)展星際/星系際介質(zhì)的超新星沖擊波“已知會加速宇宙射線，并且由于宇宙射線正在流走，它們可能有助于產(chǎn)生解釋我們在我們周圍觀察到的實際磁場強(qiáng)度所必需的磁場種子，”說馬可威。

在等離子波的振幅隨著時間的推移而減小或衰減后，就像扔進(jìn)湖里的石頭產(chǎn)生的那樣，它會加熱等離子的氣體。同時，它有助于散射宇宙射線。

為此，波需要與宇宙射線陀螺半徑相同數(shù)量級的波長。宇宙射線在磁場周圍具有螺旋(螺旋)運動，其半徑稱為拉莫爾半徑。

“假設(shè)您在蜿蜒的道路上駕駛汽車。如果波長與您的車輪尺寸相同，則駕駛起來會很困難，”Marcowith 說。

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