Нелинейное распространение космических лучей в Галактике В. С. Птускин, В. Н. Зиракашвили, А. А. Георгиева, Е. Г. Клепач ИЗМИРАН Москва 2006. - презентация

1 Нелинейное распространение космических лучей в Галактике В. С. Птускин, В. Н. Зиракашвили, А. А. Георгиева, Е. Г. Клепач ИЗМИРАН Москва 2006

2 потоковая неустойчивость космических лучей в межзвездной среде концентрация КЛ анизотропия КЛ Альфвеновская скорость плотность фоновой плазмы гирочастота B, δB MHD waves условие резонанса между гирорадиусом частицы и волновым числом Ginzburg 1965, Lerche 1971, Wentzel 1969, Kulsrud & Pearce 1969, Kulsrud & Cesarsky 1971, Skilling 1971, Holmes 1975, Farmer & Goldreich 2004 инкремент неустойчивости для мгд волн 1/(10 5 yr) 100 GeV cosmic ray sources

3 Sun SNR галактический диск, R = 15 kpc гало космических лучей галактический ветер инжектированное облако частиц КЛ, N(p) ~ p -2.1, W cr = erg трубка силовых линий нелинейный разлет облака релятивистских частиц, выпущенных из источника постановка проблемы: 300 pc

4 основные уравнения диффузия вдоль трубки силовых линий коэффициент диффузии уравнение для волн спектральная плотность энергии мгд волн Verma et al нелинейность Колмогоровского типа

5 где автомодельное решение: - нелинейный коэффициент диффузии

6 f(t) x = x * tt*t* t -3/2 t 3/2

7 диффузия в галактическом диске эффективный коэффициент диффузии: сотовая структура зависимость p(R sn ) для убегающих частиц x S=πR sn 2 частота вспышек сверхновых, ~ 50 (kpc 2 Myr) -1

8 Замечания: случай нелинейной диссипации в слаботурбулентной плазме ( Kraichnan-Iroshnikov ) 1) характер нелинейной диффузии существенно зависит от механизма диссипации волн 2) потоковая неустойчивость космических лучей подавляется столкновениями ионов с нейтралами в нейтральном межзвездном газе 3) в модели галактического ветра, поддерживаемого космическими лучами ( Zirakashvili et al. 1996, 2002; Ptuskin et al ), диффузия в гало галактики также обеспечивается за счет коллективных эффектов космических лучей

9 Заключение Распространение космических лучей в межзвездной среде после их выхода из источников – остатков сверхновых, может сопровождаться развитием потоковой неустойчивости. Неустойчивость создает повышенный уровень мгд турбулен- тности и меняет коэффициенты переноса релятивистских частиц, что в итоге приводит к нелинейной диффузии космических лучей. Нелинейное распространение частиц, испущенных источником в трубку магнитных силовых линий, описывается автомодельным решением. Указанный механизм может объяснить величину и энергетическую зависимость коэффициента диффузии космических лучей в галактическом диске.