Výzkum jader helia v kosmickém záření pomáhá plánovat pilotované mise do vesmíru

28. 05. 2023

Kosmické záření Supernovy

Kosmické záření pomáhá astronomům lépe pochopit energetické události v hlubokém vesmíru. Jedná se o vysokoenergetické nabité částice obsahující všechny prvky z periodické tabulky.

Cygnus, supernova

Snímek supernovy Cygnus pořízený teleskopem Hubble. Na snímku je zachycena vlna materiálu, která vznikla interakcí materiálu vyvrženého supernovou a mezihvězdných plynů.

Image credit: ESA/Hubble & NASA, W. Blair; acknowledgment: Leo Shatz

Kosmické záření jsou vysoce energetické částice, které k nám přichází z hlubokého vesmíru a také ze Slunce. Z více než 90 % se jedná o vysoce energetické protony, zbytek jsou potom jádra helia, elektrony a další částice, které se pohybují rychlostí světla. Část tohoto záření zachycuje magnetické pole Země, zbytek se rozpadá ve srážkách s atomy v atmosféře. 

V roce 2018 bylo zjištěno, že tok protonů v kosmickém záření s energií mezi 50 GeV a 10 TeV byl vyšší než očekáváno. Tyto závěry byly v rozporu s běžnými modely zrychlení a šíření kosmického záření, které předpokládají, že počet částic klesá s rostoucí energií. 

Další výzkum z roku 2022 ukázal, že protony s energií v rozmezí 50 GeV až 60 TeV se řídí Dvojitým rozbitým mocninným zákonem. Tento zákon předpokládá, že počet vysokoenergetických částic nejprve narůstá až do 10 TeV (spektrální ztuhlost) a poté s rostoucí energií naopak klesá (spektrální změkčení).

V nejnovější studii bylo zjištěno, že jádra helia se v kosmickém záření chovají podobně. Spektrální ztuhlost nastává kolem 1,3 TeV a změkčení kolem 30 TeV.

Tyto výsledky významně přispívají k porozumění akceleraci kosmického záření v pozůstatcích supernov a mechanismu jejich šíření. Nová zjištění také pomohou při pilotovaných misích do vesmíru. I když se připravujeme na pilotované mise na Měsíc a Mars, energetické rozložení kosmických paprsků může také poskytnout další informace o radiačním prostředí ve vesmíru a jeho účincích na astronauty.