Kosmiske stråler kan være nøglen til at forstå galaktisk dynamik

Kosmiske stråler er ladede subnukleare partikler, der bevæger sig tæt på lysets hastighed, konstant regner ned på jorden. Disse partikler er relativistiske, som defineret af Albert Einsteins særlige relativitetsteori, og formår at generere et magnetfelt, der styrer den måde, de bevæger sig i galaksen.

Gas i det interstellare medium er sammensat af atomer, for det meste brint og for det meste ioniseret, hvilket betyder, at dets protoner og elektroner er adskilt. Mens du bevæger dig rundt i denne gas, kosmiske stråler kickstarter baggrundsprotonerne, hvilket forårsager en kollektiv plasmabølgebevægelse svarende til krusningerne på en sø, når du smider en sten ind.

Det store spørgsmål er, hvordan kosmiske stråler afsætter deres momentum i baggrundsplasmaet, der udgør det interstellare medium. I Plasmas fysik , plasma astrofysikere i Frankrig gennemgår den seneste udvikling inden for området for at studere streaming ustabilitet udløst af kosmiske stråler inden for astrofysisk plasma og rumplasma.

"Kosmiske stråler kan hjælpe med at forklare aspekter af vores galakse fra dens mindste skalaer, såsom protoplanetariske skiver og planeter, til sine største skalaer, såsom galaktiske vinde, " sagde Alexandre Marcowith, fra universitetet i Montpellier.

Indtil nu, kosmiske stråler blev betragtet som værende lidt fra hinanden inden for galakse "økologi." Men fordi ustabilitet fungerer godt og er stærkere end forventet omkring kosmiske strålekilder, såsom supernova-rester og pulsarer, disse partikler har sandsynligvis langt mere indflydelse på den galaktiske dynamik og stjernedannelsescyklussen end tidligere kendt.

"Dette er egentlig ikke en overraskelse, men mere et paradigmeskifte, " sagde Marcowith. "I videnskab og astrofysik, alt hænger sammen."

Supernova-chokbølger, der udvider det interstellare/intergalaktiske medium "er kendt for at accelerere kosmiske stråler, og fordi kosmiske stråler strømmer væk, de kan have bidraget til at generere de magnetiske feltfrø, der er nødvendige for at forklare de faktiske magnetfeltstyrker, vi observerer omkring os, " sagde Marcowith.

Efter at amplituden af ​​en plasmabølge er reduceret eller dæmpet over tid, meget som dem, der genereres af en sten kastet i en sø, det opvarmer gassen i plasmaet. I mellemtiden det hjælper med at sprede kosmiske stråler.

For at dette kan ske, bølgerne har brug for bølgelængder af samme orden som den kosmiske stråle gyro radius. Kosmiske stråler har en spiralformet (spiral) bevægelse omkring magnetfeltet, og dens radius kaldes Larmor-radius.

"Sig, at du kører bil på en snoet vej. Hvis bølgelængden er af samme størrelsesorden som din hjulstørrelse, det bliver svært at køre, " sagde Marcowith.

Kosmiske stråler er stærkt spredt af disse bølger, og den vigtigste ustabilitet ved oprindelsen af ​​disse forstyrrelser (bølger) er strømningsustabiliteten forbundet med den kollektive strømningsbevægelse af kosmiske stråler.

"Der er adskillige forskningsfelter inden for astrofysik, der bruger lignende numeriske teknikker til at undersøge virkningen af ​​denne streaming-ustabilitet inden for forskellige astrofysiske sammenhænge, ​​såsom supernova-rester og jetfly, " sagde Marcowith. "Denne ustabilitet og turbulens, den skaber, kan være kilden til mange astrofysiske fænomener, og det viser, hvordan kosmiske stråler spiller en rolle i det store cirkus i vores Mælkevej."