ABC astronomije - C Je za kozmične žarke

• Maj 8, 2024

Kozmični žarki prihajajo iz vesolja in približno trideset jih vsako sekundo potuje po telesu. Predstavljajo veliko nevarnost za misije s posadko na Mars, lahko poškodujejo elektroniko in Apollo astronavti vidijo bliskavice v temi, tudi z zaprtimi očmi. Nekateri niso kozmični, nobeni niso žarki, nekateri pa se zdijo nemogoči. Kaj so in od kod prihajajo?

Zakaj kozmični žarki?
Kozmični žarki so odkrili v začetku dvajsetega stoletja in znanstveniki so že nekaj časa menili, da gre za nekakšno elektromagnetno sevanje, kot sta vidna svetloba ali rentgenski žarki. Sonce je bilo očitno možen vir, vendar so žarki prihajali iz vseh smeri. Zato so jih poimenovali kozmični ker se je zdelo, da prihajajo izven Osončja.

Vendar so se "žarki" izkazali za nevidne, visoko energijske nabito delce - dele atomov. Majhnih količin elektronov je, vendar je večina kozmičnih žarkov (89%) protonov, približno 10% so jedra helijevih atomov, 1% pa so jedra težjih atomov, tudi urana. Ker so nabiti delci, magnetna polja v vesolju vplivajo na njih, zato ne moremo najti njihovega izvora, če bi izsledili njihove poti nazaj.

Nekateri delci prihajajo s Sonca, veliko pa jih je zunaj Osončja. Obstajajo tudi kozmični žarki, ki nastanejo, ko bolj energični vstopijo v Zemljino atmosfero in trčijo z molekulami zraka. Ti trki proizvajajo subatomske delce, ki imajo nato tudi trke, pri čemer nastajajo zračni tuš sekundarnih kozmičnih žarkov.

Elektronski volti (eV)
Znanstveniki merijo energijo atomskih delcev v elektronski volti (eV). Elektronski volt je energija, ki bi jo elektron dobil iz 1-voltne baterije. To pa ni veliko. Čeprav so kozmični žarki le kosi atomov, se gibljejo z zelo veliko hitrostjo, zato imajo iz majhne mase veliko več energije, kot bi si mislili. Zato uporabljamo večje enote, kot so mega-elektronski volti (MeV), kar je milijon elektron-voltov, in giga-elektroni voltov (GeV), kar je milijarda elektron-voltov.

Vrste kozmičnih žarkov
Obstaja veliko, česar še vedno ne razumemo o kozmičnih žarkih, zato je njihovo razvrščanje nekoliko grobo in pripravljeno. Tu so štiri skupne kategorije:

Sončni kozmični žarki
Sončni kozmični žarki so delci Sonca, ki jih pospešujejo sončni dogodki, ki nastajajo izlivi koronalnih mas. V koronalni masi se iz naboja z veliko hitrostjo odvržejo nabiti delci. Sončni kozmični žarki so manj energijski kot tisti zunaj Osončja, vendar lahko poškodujejo elektroniko satelitov in ogrozijo astronavte. Nekateri so speljani po Zemljinih črtah magnetnega polja na polov in sprožijo avroralne prikaze.

Galaktični kozmični žarki
The sončni veter je plazma - plin, ki je mešanica nabitih delcev - piha s Sonca v globine Osončja. Njegov potisk navzven zmanjšuje število kozmičnih žarkov, ki vstopajo v notranji Osončje. Vendar tisti, ki prihajajo, imajo običajno energijo med 100 MeV in 10 GeV. Potujejo s hitrostjo med 45% in 99,6% hitrosti svetlobe.

Večina galaktičnih kozmičnih žarkov prihaja od drugod po Mlečni poti. Pijano so se zasukali in zavili skozi galaktično magnetno polje. Obstajajo močni dokazi, da jih pospešijo udarni valovi zaradi eksplozij supernove.

Kozmetični žarki ultra visoke energije (UHE)
Zadnja vrsta je najredkejša in najbolj skrivnostna. Imajo, kot kaže, nemogoče veliko energije, in Delček Oh-moj-Bog je najbolj osupljiv od vseh. Zaznali so ga v Utahu leta 1991, potovali pa so s šepetanjem hitrosti svetlobe. Njegova energija je bila izračunana na približno trideset milijonov trilijonov elektronov voltov.

Kaj bi v galaktični soseščini lahko delček pospešil do take hitrosti? Spajanje črnih lukenj? Trkajoče galaksije? Nihče ne ve, vendar vedo, da supernova nima skoraj dovolj energije, da bi opravila to delo, čeprav sprosti toliko energije kot celotna galaksija.

Zaenkrat astronomi niso našli ničesar v bližnjih galaksijah, ki bi bili verjetno kandidati. Kaj pa galaksija daleč, daleč? Ne mislimo tako. Ne bi smeli priti oddaljeni več kot 30 milijonov svetlobnih let in imeti še toliko energije. Delček bi sodeloval s kozmičnim sevanjem ozadja in izgubljal energijo, preden bi prišel do nas. Sevanje ozadja je ostanek energije Velikega poka, ki napolni vesolje.

Nevarnosti kozmičnih žarkov
Zemljina atmosfera in magnetno polje nas varujeta pred večino nizkoenergijskih kozmičnih žarkov. In čeprav jih na tisoče prehaja skozi naša telesa vsako minuto, je na ravni morja kozmično sevanje le nekaj odstotkov naravnega sevanja ozadja.Ker je na visoki nadmorski višini manj zaščite, so letalske posadke izpostavljene nekoliko več sevanja.

V vesolju tako astronavti kot elektronika ogrožajo to sevanje, če je Sonce aktivno. V misijah Apollo ni bilo nobene večje sončne aktivnosti. Toda člani posadke Apolla 11 so bili prvi, ki so videli naključne utripe, tudi ko so bile oči zaprte. To so bili kozmični žarki. In pomislite na astronavte na misiji na posadki na Mars. Dolgo bi bili v globokem vesolju, vendar je zaščita ljudi in elektronike pred kozmičnimi žarki in visokoenergijskim sevanjem problem, ki še ni rešen.