Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:  (Прочитано 4433 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

polar

  • Гость
arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон: альбедо из-за космических лучей от "мусора" в Солнечной системе? (Isotropic gamma-ray background: cosmic-ray induced albedo from debris in the Solar system?)
Authors: Igor V. Moskalenko, Troy A. Porter
Comments: 4 pages, accepted by ApJ Lett

Крайне интересная идея! Взаимодействие космических лучей с малыми телами Солнечной системы приводит к генерации гамма-излучения. Приборы обсерватории им. Ферми потенциально могут его регистрировать. Особый интерес представляет собой излучение от облака Оорта, именно это и является предметом данной статьи. Авторы полагают, что при довольно разумных предположениях значительная часть того, что сейчас считается внегалактическим гамма-фоном, может оказаться связанной с облаком Оорта. Тогда, если излучение будет зарегистрировано на Ферми, мы получим в руки возможность изучать облако Оорта в ранее недоступных подробностях.

Свойства возникающего гамма-излучения зависят от размеров объектов. Для случая крупных объектов авторы изучали ситуацию в предыдущей статье http://arxiv.org/abs/0712.2015. Теперь рассматривается случай мелких объектов - "мусора". Значит, можно будет изучать содержание "мусора" в облаке Оорта.

http://xray.sai.msu.ru/~polar/sci_rev/203.html#arxiv/0901.0304
« Последнее редактирование: 07 Янв 2009 [21:34:23] от Сергей Попов »

Оффлайн davinchi

  • **
  • Сообщений: 91
  • Рейтинг: +0/-0
    • Show only replies by davinchi
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #1 : 09 Янв 2009 [09:58:59] »
Это, случаем, не объясняет в добавок ко всему и спектр частиц космического излучения?
Натуральный парень, делящийся только на себя и единицу познакомится с натуральной девушкой, которая состоит из суммы своих делителей.

Оффлайн recarrion

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 2 377
  • Рейтинг: +31/-3
  • SW 80ED, HEQ5 Pro, QHY8, DS 80X400 + QHY6гид
    • Skype - recarrion
    • Show only replies by recarrion
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #2 : 09 Янв 2009 [12:10:17] »
и появление Оси Зла?
Астрономия-наука совершенно необходимая, и изучать её надо с детства.

«Мы являемся свидетелями процессов определенного рода потому, что другие процессы протекают без свидетелей». [Зельманов, 1970].

Оффлайн Stepa

  • *****
  • Сообщений: 1 993
  • Рейтинг: +54/-10
  • Мне нравится этот форум!
    • Show only replies by Stepa
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #3 : 09 Янв 2009 [12:26:51] »
Это очень интересно!

Москаленко уже много лет занимается диффузией космических лучей и гамма-квантов. Его из-за GALPROP'a - программы расчета диффузного фона гамма с использованием каталога EGRET, знанием облаков нейтрального водорода, и взяли в GLAST (обсерваторию Ферми).

We must hang together or we all shall hang separately

bob

  • Гость
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #4 : 12 Янв 2009 [08:53:15] »
и появление Оси Зла?
Это давно предполагается
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,15424.msg834875.html#msg834875
Ну, что Оорт может вносить серьёзные местные коррективы в фон.
Молодец Москаленко! Наконец-то мы имеем новый инструментарий для исследования периферии.

Оффлайн Foma

  • ****
  • Сообщений: 431
  • Рейтинг: +86/-0
    • Show only replies by Foma
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #5 : 12 Янв 2009 [19:06:22] »
Молодец Москаленко! Наконец-то мы имеем новый инструментарий для исследования периферии.
Я не знаю, кто такой Москаленко, но он определенно не в курсе последних событий.

пресс-релиз: Outer Solar System Not as Crowded as Astronomers Thought
статья: First Results from the Taiwanese-American Occultation Survey (TAOS)

Проводился тщательнейший поиск покрытий звезд мелкими KBO, 3 телескопа, годы работы, корреляций и проверок, ожидались сотни и тысячи событий - не обнаружено ни одного.
На периферии Солнечной системы нет мелкого "мусора". Совсем нет.
И никакого гамма-альбедо не будет тоже.

Оффлайн davinchi

  • **
  • Сообщений: 91
  • Рейтинг: +0/-0
    • Show only replies by davinchi
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #6 : 12 Янв 2009 [23:40:47] »
Если не ошибаюсь -- в статье TAOS говорится о мусоре диаметром от 0.5 до 3 км.

В статье Москаленко указаны колонковые плотности 0.01-0.0001 г/см2. (Москаленко указывает на размеры в несколько метров).

Так что понятие "тонкого мусора" у Москаленко отличается от понятия "мелкого мусора" у TAOS.
« Последнее редактирование: 13 Янв 2009 [02:48:10] от davinchi »
Натуральный парень, делящийся только на себя и единицу познакомится с натуральной девушкой, которая состоит из суммы своих делителей.

polar

  • Гость
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #7 : 12 Янв 2009 [23:48:32] »
Если не ошибаюсь -- в статье TAOS говорится о мусоре диаметром от 0.5 до 3 км.

В статье Москаленко указаны колонковые плоности 0.01-0.0001 г/см2. (Москаленко указывает на размеры в несколько метров).

Так что понятие "тонкого мусора" у Москаленко отличается от понятия "мелкого мусора" у TAOS.

Спасибо за важный комментарий.

bob

  • Гость
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #8 : 13 Янв 2009 [00:30:08] »
Насчёт феномена отсутствия мелких койпероидов - известно. А можно ли это сказать об оортоидах? Комет-то тьма тьмущая. Причём, это лишь то, что оттуда прилетело в ходе пертурбаций.

Оффлайн Stepa

  • *****
  • Сообщений: 1 993
  • Рейтинг: +54/-10
  • Мне нравится этот форум!
    • Show only replies by Stepa
Re: arxiv:0901.0304 Изотропный гамма фон:
« Ответ #9 : 13 Янв 2009 [01:13:44] »
Было бы чисто физически интересно, как частицы гамма-фона покидали бы объекты в несколько километров диаметром.  :-)

Метр камня - это примерно 5 ГэВ ионизационных потерь для однозарядной релятивистской частицы как протон или пион, ~= 1 длина взаимодействия для ядерных сил или 10 радиационных длин.  Спектр галактических протонов имеет максимум в районе как раз 1-10 ГэВ. Критическую энергию (энергия, где радиационные потери, т.е. потери на торможение полем ядер и ионизационные потери сравниваются) для камня примем 50 МэВ.

Из сводки пробегов ясно, что протон из максимума спектра такой шар останавливает. Что провзаимодействовать с ним у протона вероятность примерно 0.64 = 1 - exp(-1). Но гамма-кванты с большим трудом его покидают, ибо 10 длин - это exp(-10) шансов на успех. Но и 5 длин - допустим из центра шара - покинуть не так легко. ЭМ ливень, порожденный гамма-квантом или электроном, будет иметь максимум на глубине     d = 10 см * ln(E / 50 МэВ).
(Пока энергия в частицах ливня большая, они путем радиационных потерь порождают энергичные гамма-кванты, которые в свою очередь конвертируют в пары электрон-позитрон, которые уже сами испытывают радиационные потери, и т. д. Частицы выбывают из ливня тогда, когда их энергия становится меньше критической. Поэтому ливень сначала нарастает, имеет максимум по числу частиц и энерговыделению, а затем затухает. Нарастает гораздо быстрее, чем затухает, потому что отдельные энергичные гамма-кванты могут конвертировать в пару достаточно поздно - то есть дальше по продольной оси ливня),

Сами гамма-кванты образуются там в результате распада образующихся пи-нуль мезонов - за счет этого образуется так называемые "вторичные электромагнитные ливни" в ядерных ливнях. Также вторичные ЭМ ливни появляются в результате процесса распада пиона на мюон(это по сути такой тяжелый электрон, который в 209 раз тяжелее и это делает критическую энергию для него в несколько ТэВ, что означает, что он теряет энергию только на ионизацию), а мюона - на электрон и два нейтрино. Этот электрон, который может быть очень энергичным, испытывает радиационные потери, рождаются гамма-кванты...

Время жизни пи-нуля очень невелико, что даже со скоростью света он бы преодолел 25 нанометров(в лабораторной системе это расстояние надо умножить на гамма-фактор - отношение энергии к массе частицы. Но даже гипотетический пи-нуль с LHC с энергией в 7 ТэВ и гамма = 35000 не преодолеет и миллиметра). Пи-нуль может образоваться двумя путями:
1. Прямое образование в ядерной реакции первичного протона и ядра (p, A) - сравнительно большая энергия может быть им получена.
2. Перезарядка вторичных заряженных пи-мезонов на ядрах. Вторичные заряженные пионы образуются в ядерной реакции (p, A).

1-й путь более вероятен, чем второй - ему нужно только одно ядерное взаимодействие, когда по 2-му нужно как минимум 2.
Но по 1-му пути получается, что гамма-кванты получаются сразу с того места, где была (p, A) реакция, а для гамма-кванта камень в 10 раз менее прозрачен.
Единственное, что он может сконвертировать и образовать ливень, остатки которого выйдут из шара. Глубина ливня, вызываемого гамма-квантом или электроном с энергией 1 ГэВ, равна 30 см.

В таком случае получается наиболее вероятным источником фона будут ливневые гамма-кванты, образованные ливнем, вызыванным пи/мюон/электронным распадом, когда (p, A) реакция имеет своим продуктом заряженные пионы. Пион до остановки пройдет сам достаточное расстояние, измеряемое десятками сантиметров (вероятность его взаимодействия невелика 1 - exp(-x / 1м), а по критической энергии он сходен мюону. Время жизни пиона и мюона соответственно 22 нс и 2.2 мкс, то есть они спокойно проживут эти десятки сантиметров до остановки(c = 30 см / нс). Маленькая деталь тут в том, что ливень будет совсем небольшим и неглубоким, потому что из-за распада "стоя" мюон может отдать электрону не больше своей массы - чуть больше 100 МэВ.

Распады же "на лету" подавлены гамма-фактором Лоренца(вероятность в лабораторной с-ме наблюдать время жизни t с гамма-фактором g и временем жизни "стоя" T равна w = 1 - exp(-t/(gT)) ). Гамма-факторы участников могут быть около 6 - 15 в указанном диапазоне энергий первичных протонов. Вклад распавшихся "на лету" тоже возможен, но он будет разным в зависимости от размеров шара.

Из приведенных цифр можно предположить, что характерный размер метр эффективен для образования гамма-фона.
We must hang together or we all shall hang separately