Американские астрофизики при помощи спутников Van Allen probes обнаружили в радиационных поясах Земли источник электронов с энергиями около нескольких килоэлектронвольт. Подробности со ссылкой на публикацию исследователей в журнале Physical Review Letters приводит Physics.
   Запущенные в 2012 году спутники Van Allen probes обнаружили в радиационных поясах Земли электроны с энергией в несколько мегаэлектронвольт. Согласно определению электронвольта, такую энергию частицы могли получить, двигаясь в электрическом поле между двумя точками с разностью потенциалов в несколько миллионов вольт. Об открытии «зондов Ван Аллена» стало известно еще в конце августа, но тогда ученые лишь ограничились выводом о том, что природный ускоритель частиц находится именно в самих радиационных поясах, а не где-то за его пределами.
   На роль источника частиц с наблюдавшейся энергией в несколько мегаэлектронвольт могли бы сойти плазменные волны (открыты в 2008 году) в магнитосфере Земли, но расчеты показывали, что для ускорения частиц плазменными волнами они должны изначально иметь энергию порядка килоэлектронвольта. Это намного превосходило типичную для плазмы энергию, поэтому исследователям требовалось найти источник частиц с меньшей, чем у плазменных волн, энергией.
   Обнаружить и исследовать этот «ускоритель» удалось благодаря тому, что каждый зонд имел специальный выносной датчик на шнуре длиной в 50 метров. Каждую секунду бортовая аппаратура проводила более полутысячи измерений напряженности поля, которые позволили восстановить трехмерную картину распределения плазмы в магнитосфере Земли. Ученые выяснили, что за минуту полета зонды проходили до 7000 параллельных заряженных потоков, и каждая пара потоков из противоположно заряженных частиц работала как большой конденсатор. Ионные и электронные потоки играли роль заряженных пластин, а сторонние частицы, попав в промежуток между ними, получали искомую энергию в несколько килоэлектронвольт. Далее они вылетали параллельно потокам плазмы и попадали в плазменные волны.
   Изучение магнитосферы Земли важно не только физикам-теоретикам. Процессы в магнитосфере влияют как на распространение радиоволн (то есть на связь со спутниками), так и на формирование магнитных бурь, а также на защиту Земли от космического излучения. В результате взаимодействия потоков частиц с магнитным полем вокруг планеты возникают пояса из ионов, которые называют либо радиационными поясами, либо поясами Ван Аллена. Первые два пояса были открыты независимо друг от друга советскими и американскими астрофизиками, а третий пояс нашли сравнительно недавно.

 

   Американские астрофизики вместе с коллегами из Бразилии и Индии исследовали процесс охлаждения коры нейтронных звезд и пришли к выводу о том, что в них должен быть некий неизвестный источник тепла. Подробности со ссылкой на статью в Nature и пресс-релиз Мичиганского университета приводит Phys.org.
   Исследователи смоделировали верхний слой нейтронной звезды, так называемую кору. Этот сравнительно тонкий слой толщиной около 150 метров (диаметр звезды при этом меньше 25 километров) состоит из ионов. По теоретическим моделям, ближе к ядру нейтронная звезда состоит из спрессованных вместе нейтронов, а в коре возможно протекание ядерных реакций: именно эти реакции рассматривали астрофизики в новой работе.
   Ученые уточнили тепловой баланс коры, описав как процессы с выделением тепла (ядерные реакции и теплоперенос из центра звезды), так и явления, из-за которых кора охлаждается. Расчеты показали, что вклад нейтринного охлаждения серьезно недооценивался. Практически не взаимодействующие даже со сверхплотным веществом частицы уносят большую часть энергии. Поэтому кора должна остывать намного быстрее, чем считалось ранее.
   Слой ионов с очень высокой плотностью, как пишут исследователи, превращает в нейтрино идущее снизу тепло. Энергия, полученная ионами снизу, достаточна для запуска термоядерной реакции, а она, в свою очередь, отдает энергию уже преимущественно вместе с нейтрино.
   Новые теоретические расчеты, по словам самих авторов, скорее ставят новые вопросы, чем позволяют найти ответы на уже существующие. Наблюдения указывают на достаточно высокую температуру поверхности нейтронных звезд, а из новой работы следует то, что она должна быть более холодной за счет нейтринного охлаждения. Разрешить противоречие, по словам авторов, можно только в случае какого-то дополнительного процесса с выделением тепла. Однако какова природа этого процесса — пока неясно.
   Нейтронные звезды образуются в конце эволюции не слишком массивных звезд. Модели строения нейтронных звезд основаны на результатах наблюдения (прежде всего радиоастрономических) и фундаментальных физических законах, однако детали таких моделей все еще требуют уточнения. По некоторым данным, вещество в центре нейтронных звезд может существовать в виде кварк-глюонной плазмы.