Короткая заметка, в которой дается обзор наблюдений гамма-всплесков с помощью наземных гамма-телескопах в диапазоне порядка ТэВ. Это раздел большого отчета. Его цель - дать рекомендации для будущих проектов. Очень концентрировано описано теперешнее состояние дел (есть несколько неподтвержденных слабых кандидатов), теоретические основы, позволяющие надеяться на регистрацию гамма-всплесков на высоких энергиях, и сделаны некоторые выводы, касательно будущих наблюдений.

В лаборатории Гран Сассо идет новый эксперимент по поиску частиц темной материи. Это DAMA/LIBRA (описание читайте в статье arxiv:0804.2738). Это развитие известного эксперимента DAMA, который несколько лет назад уже заявлял о том, что они видят сигнал, т.к. имела место сезонная модуляция, которую авторы проекта объясняли изменением относительной скорости Земли и частиц темной материи в процессе вращения нашей планеты вокруг Солнца. Сейчас авторы снова говорят о положительном результате уже на новой установке.

Авторы заявляют, что на уровне выше 8 стандартных отклонений видят годичную модуляцию на новой установке (с учетом старых результатов). Вывод сделан на основе 4-летних наблюдений. Интерпретация: наблюдается сигнал от регистрации частиц темной материи, заполняющих гало нашей Галактики.

Разумеется, большой раздел в статье посвящен возможным систематическим эффектам. Но в любом случае, видимо, придется ждать независимого эксперимента.

Автор обзора является пропонентом гипотезы о том, что климат существенным образом зависит от галактического потока космических лучей, которые модулируют плотность облачного покрова.

Обзор состоит из двух основных частей. В одной обсуждается палеоклимат и поток космических лучей в прошлом (включая и относительно недавнее прошлое, например маундеровский минимум). Во второй рассматриваются возможные физические механизмы, ответственны за связь космических лучей с облачным покровом.

Отмечу, что в обзоре никак не обсуждается критика Волфендейла (wolfendale) и его соавторов.

Сейчас установки типа Auger позволяют достаточно точно определять направления прихода частиц космических лучей. В некотором смысле, это начинает эру "астрономии частиц высокой энергии". Т.е., мы можем надеяться видеть источники. Этому и посвящен обзор.

Автор обсуждает возможные источники, распространение частиц (ведь из-за того, что частицы заряжены они отклоняются магнитным полем - и галактическим, и межгалактическим. Кроме того, частицы могут вступать в реакции с фотонами (реликтового излучения, или со звездным светом). Затем он переходит к рассмотрению детектирования частий и описывает основные параметры действующих установок. Далее рассмотрены данные по спектру и составу космических лучей высоких энергий. Наконец, автор переходит к собственно "астрономии космических лучей".

Рассмотрены корреляции направлений прихода космических лучей с различными астрофизическими источниками. Автор обсуждает насколько эти корреляции реалистичны, и как их можно проверять в ближайшем будущем с помощью новый экспериментов.

В этой заметке критически разбирается гипотеза о связи облачного покрова с потоком космических лучей. Напомню, что две группы заявляли об обнаружении корреляции потока галактических космических лучей с облачным покровом (меньше лучей - меньше низких облаков). Сама достоверность этой корреляции несколько раз обсуждалась, и к какому-то окончательному выводу прийти не удалось.

В обсуждаемой статье авторы анализируют не саму корреляцию, а предложенный механизм, отвественный за ее наличие. В качестве такого механизма была предложена вариация степени ионизации в атмосфере, поскольку за ионизацию ответственны как раз галактические космические лучи. Авторам не удалось найти подтверждений данной гипотезы. Т.е., пишут они, не удалось показать, что изменения степени ионизации вызывают заметную часть вариации облачного покрова.

Конечно, данный результат ничего не говорит о достоверности корреляции между потоком космических лучей и облачностью. Тем не менее, это еще один камень в огород авторов гипотезы о том, что вариации потока космических лучей ответственны за климатические изменения. Например, может быть так, что корреляция-то реальна, но вот механизм другой. Т.е., и космические лучи и облачность (климат) коррелируют с третьей величиной, а никакой прямой связи между космическими лучами и изменениями температуры на Земле нет.

С другой стороны появились две работы (arxiv:0803.2765 и arxiv:0803.2766), в которых авторы обсуждают возможность того, что космические лучи, посредством своего воздействия на формирование облачного покрова, могут быть важным участником глобальной климатической эволюции.

Автор дает обзор методов наблюдения гамма-излучения с помощью наземных черенковских телескопов, описывает работающие установки и основные результаты. Проектов упомянуто немало, но показательно, что картинки с результатми содержат практически только данные H.E.S.S.

Интересное эссе, посвященное некоторым загадкам в космологии и родственных областях. Основное внимание уделено эффекту Грейзена-Зацепина-Кузьмина (GZK) и проблемам с лямбда-членом.

Обзоры и лекции по космическим лучам появляются регулярно, и не на все их них я обращаю ваше внимание. Данные лекции меня заинтересовали тем, что здесь аккуратно приведены многие базовые вещи. 80 страниц текста - это немало, и автор смог разъяснить многие понятия, которые обычно в обзорах не разжевываются.

Перед автором стояла следующая задача: дать обзор 175 работ по гамма-астрономии, представленных на 30-й международной конференции по космическим лучам. Что получилось - в статье.

Большая статья проекта Оже, в которой уже детально разбирается обнаруженная корреляция с относительно близкими активными ядрами галактик. Повторять суть работы нет смысла. Здесь просто больше подробностей, чем в короткой заметке в Science.

О некоторых технических аспектах проекта можно почитать здесь: arxiv:0712.2832.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Большой достаточно популярный обзор по гамма-астрономии. Все основные установки (и наземные, и спутниковые), результаты и модели упомянуты. Разумеется, не забыты и проекты ближайшего будущего.

Целиком выложен сборник трудов конференции, посвященной гамма-астрономии. На мой взгляд, это правильный путь. Печатные "кирпичи" с трудами конференций вполне можно отменить.

Коллаборация ANTARES (будущий большой морской нейтринный детектор) собрала все свои статьи для материалов международной конференции по космическим лучам. Но сделано это не в виде "книжки", а в виде набора линков. Все лучше, чем ничего, т.е., чем искать все многочисленные статьи этой группы, раскиданные по архиву.

Только-только вышла статья с результатами обсерватории им. Оже, которые свидетельствуют в пользу происхождения космических лучей в относительно близких активных ядрах галактик, как уже появляются обзоры, в которым обсуждается этот результат!

Кроме обсуждения нового результата, связанных с ним вопросов и перспектив его проверки и уточнения, автор просто дает достаточно подробный обзор по космическим лучам сверхвысоких энергий.

Короткий полемический комментарий относительно недавней работы группы обсерватории им. Оже по отождествлению источников космических лучей сверхвысоких энергий с близкими активными ядрами галактик. Собственно, суть в том, что авторы не согласны с интерпретацией, предложенной в оригинальной работе.

Например, пишут авторы, мы не видим событий от скопления галактик в Деве, хотя модели, в которых космические лучи порождаются активными ядрами, предсказывают большой сигнал от этого ближайшего крупного скопления галактик. Собственно, детальный анализ предсказаний модели с данными Оже показывает существенные расхождения в распределении модельных и наблюдаемых событий.

Это не означает, однако, что космические лучи точно не связаны ни с какими активными ядрами. Просто, пишут авторы, возможно, что есть небольшое число источников, которых нет в Деве, но есть в Центавре. Например, галактика Cen A. А основная масса активных ядер (например, многочисленные сейфертовские галактики) космические лучи высоких энергий не дает.

Вот статья, результаты которой недавно можно было найти на всех новостных лентах. Результат подается как окончательное решение загадки космических лучей сверхвысоких энергий: они связаны с относительно близкими активными ядрами галактик. На самом деле, конечно, не надо воспринимать этот конкретный результат как окончательный. Предстоит еще довольно много работы по его проверке. Тем не менее, что же найдено.

Используя данные почти четырех лет наблюдений на обсерватории имени Оже (отмечу, что все это время обсерватория достраивалась- устанавливались новые детекторы, полномасштабные наблюдения начались совсем недавно), авторы обнаружили, что восстановленные источники космических лучей сверхвысоких энергий неплохо коррелируют с близкими (менее 75 Мпк) активными ядрами галактик, которые уже неоднократно рассматривались в качестве возможных генераторов этих суперэнергичных частиц.

Для такого вывода использовано 81 событие, которые были зарегистрированы между 1 января 2004 года и 31 августа 2007. Это очень "хорошие события", вообще, конечно же, детекторы зарегистрировали намного больше космических частиц. Поскольку траектории космических лучей (заряженных частиц) искажается межгалактическим магнитным полем, то нельзя просто брать направления, с которых пришли частицы, надо провести некоторы непростой анализ по определению возможного истинного направления на источник. Это было проделано. Итогом стало обнаружение сильной корреляции с активными ядрами.

Отмечу, что из 22 страниц семь занимает список авторов. Плюс еще есть картинки. Так что сам материал небольшой, как и полагается в Science, и его всем стоит прочесть.

См. также статью Ultra High Energy Cosmic Rays: origin and propagation, в которой дается некоторый обзор по происхождению и распространению космических лучей сверхвысоких энергий. А также Distortion of Ultra-high-energy sky by Galactic Magnetic Field, где рассказывается о том, как магнитное поле Галактики способно исказить траектории частиц.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Небольшая статья, дающая исчерпывающую базовую информацию по обзору галактической плоскости, проводимому на гамма-телескопе H.E.S.S. Первая часть обзора включала в себя только самую внутреннюю часть Галактики. Теперь же покрытие по галактической долготе существенно расширилось. Если после первого этапа полоса шириной 6 градусов охватывала долготы от -30 до +30 градусов вокруг галактического центра, то теперь охвачены долготы от -85 до 60 градусов. Разумеется, открыты новые источники.

Вместе собраны все статьи, представленные коллаборацией H.E.S.S. для публикации в материалах конференции по космическим лучам. О многих из них мы рассказывали в обзорах.

Название говорит само за себя. Существенно, что автор рассматривает самые разные методы исследования космических лучей. Поэтому обзор получается очень цельным. Как положено, обзор завершается обсуждением нерешенных проблем и кратким описанием будущих экспериментов.

Как известно, черная дыра в центре нашей Галактики - Sgr A* - время от времени выдает вспышки, наблюдаемые в рентгеновском и ИК диапазонах. Одну из них удалось одновременно пронаблюдать и в жестком гамма на H.E.S.S. Как оказалось, в гамма никакой вспышки не произошло. Это значит, что очень жесткие кванты возникают не вблизи черной дыры, как рентген, а где-то подальше.

MILAGRO - это наземный гамма-детектор, представляющий собой крытый бассейн с множеством фотоумножителей по стенкам. Он работал в диапазоне порядка десятков ТэВ. Не сказать, чтобы эксперимент был очень удачным ....

Одним из результатов было обнаружение некоторого пятна. По данным MILAGRO трудно было сказать в самом деле мы видим какой-то источник, или нет. Недавние наблюдения на H.E.S.S. однозначно говорят, что это реальный гамма-источник.

Природа источника пока не ясна. Он явно протяженный (угловое разрешение H.E.S.S. позволяет это утверждать). В этом направлении есть остаток сверхновой, но пока не ясно связан ли источник с остатком.

Хорошо известно, что значительная часть космических лучей рождается в нашей Галактике, преимущественно в остатках сверхновых. Но так же известно, что космических высоких энергий не могут иметь галактическое происхождение. Значит, на каких-то энергиях должен быть переход. Но на каких? Собственно, обсуждению этого вопроса и посвящен обзор.

Авторы попытались определить состав космических лучей сверхвысоких энергий по данным обсерватории Оже. К сожалению, прийти к какому-то четкому выводу не удалось. Пока состав лучей в момент их "выхода" из источника с равным успехом можно описать и ядрами железа, и кислородом, и протонами, и их смесью .... Есть некоторые указания на то, что все-таки железо подходит лучше, но пока это лшь указания.

Практически иссяк поток материалов для конференции по космическим лучам, посвященных результатам MAGIC (кстати, авторы наконец-таки собрали все эти статьи по одну ссылку - стало удобнее), как подоспела пачка статей по VERITAS.

В первой, разумеется, кратко описано состояние эксперимента и основные результаты. Ну а дальше, длинной чередой идут работы, посвященные отдельным аспектам.
arxiv:0709.3657 - про наблюдение одной из лацертид.
arxiv:0709.3659 - про наблюдеия Mrk 501 и Mrk 421.
arxiv:0709.3661 - про наблюдение LS I +61 303.
arxiv:0709.3661 - про наблюдение М87.
arxiv:0709.3695 - про наблюдение еще двух внегалактических источников 1ES 0647+250 и 1ES 0806+524.
arxiv:0709.3695 - про наблюдения гамма-всплесков.
arxiv:0709.3868 - про наблюдения Крабовидной туманности.
arxiv:0709.3975 - про наблюдения пульсарных туманностей.
arxiv:0709.3977 - про исследования атмосферы.
arxiv:0709.4006 - про анализ данных на VERITAS.
arxiv:0709.4006 - про исследования самой системы VERITAS с помощью численного моделирования (т.е., моделировался процесс регистрации источников и тп.).
arxiv:0709.4006 - Это другая "техническая" статья. В работе наземных черенковских детекторов есть немало хитростей. Ведь, например, восстановить спектр изначального гамма-излучения, наблюдая на самом деле некоторый ток в детекторе, порожденный уже оптическими вспышками, совсем непросто.
В arxiv:0709.4233 описан софт, с помощью которого обрабатываются данные VERITAS.
В arxiv:0709.4298 описаны наблюдения остатка сверхновой IC 443.
В arxiv:0709.4299 описаны совиестные наблюдения на VERITAS, Swift, RXTE двойной системы LS I +61 303.
В arxiv:0709.4300 речь идет о наблюдениях Крабовидной туманности на телескопе Whipple.
В arxiv:0709.4438 содержится описание триггерной системы VERITAS.
В arxiv:0709.4455 можно прочесть о методике, связанной с регистрацией прямого черенковского излучения первичной частицы до порождения ливня.
Калибровке VERITAS посвящена статья arxiv:0709.4479.
Об инструментах, которые стоят в фокальной плоскости VERITAS написано в arxiv:0709.4517.

Интересная работа (а заодно объединю тут разные статьи H.E.S.S. для материалов 30th ICRC).

Авторы представляют результаты систематического исследования пульсаров в ТэВном диапазоне. Сделано это на основе обзора внутренней Галактики на H.E.S.S. В эту область попало 435 пульсаров. Авторы показывают, что мощные пульсары (обычно это молодые объеты, у них темп выделения вращательной энергии очень велик) очень часто наблюдаются как источники жесткого гамма. Из 435 H.E.S.S. увидел 30. Это много даже с учетом того, что авторы не исключают, что часть из этих 30 может оказаться случайным совпадением. Возможно, это самая многочисленная популяция ТэВных источников в Галактике.

О других работах по H.E.S.S. В arxiv:0709.4103 рассказывается о наблюдениях остатка сверхновой RCW 86. В arxiv:0709.4103 описано открытие кандидата в пульсарные туманности - источника HESS J1718-385. Для некоторых объектов H.E.S.S. дает только верхние пределы. Сводка таковых для активных ядер галактик дана в статье arxiv:0709.4598. А вот галактика PG 1553+113 была обнаружено, что и описано в arxiv:0709.4602. Вспышка активного ядра PKS 2155-304 описана в работе arxiv:0709.4608. Авторы утверждают, что вспышка достаточно необычна. Наконец, статья arxiv:0709.4621 посвящена наблюдениям остатка сверхновой RX J0852.0-4622.
Об открытии очередной лацертиды и ограничениях на внегалактическое фоновое излучение можно прочесть в arxiv:0709.4584 (это уже не материалы конференции, а оригинальная статья).

На наземном гамма-телескопе MAGIC регулярно проводят поиски сигнала от гамма-всплесков. Пока, увы, ничего не обнаружено. Но о том, какие есть планы и надежды, можно прочесть в этой статье.

Статей по результатам MAGIC появилась масса. О наблюдениях гамма-всплесков на MAGIC см. также arxiv:0709.1386. О поиске тау-нейтрино - arxiv:0709.1462. Об открытии жесткого гамма от 3С 279 - в arxiv:0709.1475. О мониторинге блазаров - тут. О регистрации излучения от BL Lac в 0709.2265, О наблюдениях другой лацертиды, проведенных совместно с рентгеновскими спутниками, читайте в следующей статье. О наблюдениях во время сумерек и при лунном свете читайте здесь. О наблюдениям микроквазаров - в 0709.2288. О поисках источников космических лучей сверхвысоких энергий - здесь. О тестовых прогонах в рамках подготовки к совместным наблюдениям с нейтринными проектами можно прочесть здесь.

О технологии, используемой при создании зеркала MAGIC-II (более крупной и современной версии, второй телескоп будет стоять рядом с первым, и они будут работать в паре) можно прочесть здесь: arxiv:0709.1372. Камера, которая будет установлена на MAGIC-II, описана в arxiv:0709.2474 О статусе пострйоки второго телескама см. 0709.2605.

Апгрейду телескопа посвящена статья arxiv:0709.2363. Еще о технических аспектах работы MAGIC см. arxiv:0709.1410, arxiv:0709.1574, arxiv:0709.1694, arxiv:0709.2052.

Очередной "дежурный" отчет о состоянии дел на обсерватории им. Пьера Оже. Хотя особых новостей нет, но ввиду важности темы обращаю ваше внимание (также можно посмотреть и arxiv:0709.250094 на ту же тему).

О работе той, части Обсерватории, которая состоит из 1600 наземных черенковских детекторов, можно прочесть тут.

Также см. 0709.2125, где речь идет о том насколько аккуратно эти детекторы восстанавливают свойства первичной частицы.

Люди продолжают готовиться к запуску GLAST. В данной статье представлен каталог ярких блазаров, которые, как можно ожидать, окажутся яркими и в гамма-диапазоне. Отбор производился в первую очередь по радиоспектрам. Всего в список вошло 1625 объектов, которые достаточно равномерно распределены по небу (кроме, конечно, полосы вдоль Млечного Пути).

Таблицу с данными можно скачать здесь.

Также теме гамма-блазаров, но уже в связи с наблюдениями на AGILE и MAGIC, посвящена статья 1881.

Кроме SKA - гигантской антенной решетки, работающей в радио - планируют строить и крупные системы наземных гамма-телескопов. Идея, на пальцах, достаточно простая. Возьмем не 4 телескопа (как в чрезвычайно успешном H.E.S.S.), а гораздо больше. Добавим новые технологии - и получим суперинструмент. На самом деел, конечно, все сложнее. В частности, надо детально прорабатывать научную программу и тп. Этим сейчас и занимается большая международная группа ученых. Прочитать про это можно в статье, а можно на сайте проекта CTA (Cherenkov Telescope Array).

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

В связи с бурным развитием наземной гамма-астрономии астрофизическое подразделение Американского физического общества заказало подорбный отчет (т.н. "белую книгу") по этой теме. В короткой заметке авторы описывают работу группы, занимающейся составлением отчета.

Для южной (аргентинской) части обсерватории имени Пьера Оже запланирован ввод в строй новых детекторов. Как ни странно, но целью является не движение в сторону регистрации более энергичных космических лучей, а наоборот. Дело в том, что лучи с энергией менее 10¹⁸ эВ регистрируются не слишком хорошо. Ведь изначальной целью были именно лучи сверхвысоких энергий! Теперь ученые хотят протянуть чувствительность приборов в сторону более низких энергий (разумеется, сделать это гораздо проще, чем повышать вероятность регистрации более энергичных частиц).

Нововведение позволит изучать на обсерватории области спектра, называемые "вторым коленом" и "лодыжка" (изначально был введен термин "колено", отражающий излом в спектре). Безусловно, очень важно получать данные в достаточно широком диапазоне в рамках одного и того же эксперимента.

Автор дает обзор современных экспериментов в области космических лучей: обсерватория им. Оже, PAMELA, ICECUBE, ANITA, рассматривает черенковские телескопы (CANGAROO, HESS, MAGIC, VERITAS), затем речь идет о спутнике GLAST.

Также более года работает на орбите итальянско-российский спутник PAMELA. Он предназначен для изучения космических лучей. Особую роль в программе занимает поиск антиядер (антипротоны и более тяжелые). В статье еще раз описывается эксперимент, его задачи, и результаты первых месяцев работы.

Авторы детально вычисляют альбедо в гамма-лучах различных энергий. Оказывается, при наличии хороших вычислений и калибровки (с последним должен помочь спутник PAMELA) можно по гамма-данным (например со спутника GLAST или AGILE) мониторировать спектр (не поток, а именно спектр!) космических лучей около Земли.

Поскольку сейчас наземная гамма-астрономия переживает период бурного роста, я стремлюсь обращать внимание на текущие обзоры, ибо быстро появляются новые данные.

Дается краткий обзор основных результатов, полученных на телескопе MAGIC по источникам в нашей Галактике (остатки свехновых, пульсары, двойные системы).

Заодно отмечу новый результат H.E.S.S.: открытие гамма-излучения от еще одного блазара (1ES 0347-121). Об этом можно почитать в статье arxiv:0708.3021.

Собственно, ничего супервыдающегося тут нет - ну отнаблюдали еще пару лацертид на сотнях ГэВ. Однако данный результат - это повод сказать пару слов об одной очень интересной установке - STACEE.

STACEE - Solar Tower Atmospheric Cherenkov Effect Experiment

STACEE - это солнечная станция. Там много-много зеркал, которые днем собирают солнечный свет, чтобы давать энергию. А вот по ночам на STACEE ведут наблюдения космических лучей! И даже получают результаты. Конечно, специализированные установки типа H.E.S.S., MAGIC лучше, но тем не менее ...

Если с рентгеновским фоном (даже жестким) ситуация на 80-90 процентов ясна, то с гамма-фоном не все так просто. В обзоре приводятся основные данные, суммирующие наше знание "до GLAST".

GAW - Gamma Air Watch. Это прототип, на котором отрабатываются новые технологии. Он будет состоять из трех 2-метровых зеркал. Идея состоит в получение высокого качества результатов при большом поле зрения (24 на 24 градуса). Первый из трех телескопов будет установлен уже этой осенью.

Дается обзор данных по наблюдениям активных ядер галактик различных типов на наземном гамма-телескопе MAGIC в диапазоне энергий порядка нескольких ТэВ и ниже.

О новом открытии - обнаружении жесткого гамма излучения от лацертиды 1ES1011+496 на z=0.212 - см. arxiv:0706.4435.

Также см. arxiv:0706.4442, arxiv:0706.4453.

Я стараюсь в своих обзорах следить за появлением новых данных с обсерватории имени Пьера Оже. В этой короткой заметке приводятся данные по, вероятно, самой важной теме - спектру космических лучей сверхвысоких энергий.

На первом рисунке приведено три спектра. Обсерватория использует две методики для регистрации космических лучей. Чаще всего срабатывают т.н. водные черенковские детекторы (SD - surface detectors). Их полное число будет превосходить полторы тысячи! Кроме этого, стоят 24 комплекса зеркал, которые ясными безлунными ночами могут наблюдать вспышки, возникающие после влета частицы в атмосферу. Последствия входя в атмосферу некоторых частиц удается засечь сразу двумя методами - тогда имеем "гибридное детектирование". В этом случае можно точнее всего определить энергию частицы. Правда, таких событий пока не слишком много. Три спектра соотвествуют гибридной регистрации (кружки), и регистрации с помощью наземных водных детекторов. Авторы выделили частицы, которые летели под углом более 30 градусов к горизонту (черные треугольники) и менее 30 градусов. Видно, что пока ошибки (связанные в основном с числом частиц) невелики, все три спектра хорошо совпадают друг с другом. В области самых больших энергий пока частиц мало, точки начинают "прыгать", возрастают ошибки (показаны "усиками"). Но все равно кое-что можно сказать. Для этого взглянем на второй рисунок.

На втором рисунке показан суммарный спектр (по данным всех детекторов) в сравнении с несколькими моделями. Во-первых, важным результатом является то, что на высоких энергиях спектр нельзя описать одним показателем степени (на высоких энергиях спектр круче, хотя его поведение там может быть и не монотонным). Посмотрим, что показывает сравнение с с моделями. Красные кривые соотвествуют тому, что космические лучи высоких энергий - это только протоны. Видно, что эта модель не очень хорошо описывает данные. Голубые кривые соответствуют смешанному составу космических лучей (т.е. есть и другие ядра). Здесь совпадение лучше, но все равно видно, что простые модели не могут полностью описать спектр.

По сути только в этом году обсерватория Оже выходит на полную мощность. Так что данных будет больше. Будем ждать.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Топ-даун (top-down) - это модели, в которых частицы космических лучей приобретают свои энергии не в результате разгона в каком-то космическом ускорителе, а образуются в результате распадов массивных частиц. Новые данные, полученные с помощью обсерватории имени Пьера Оже, позволяют наложить существенные ограничения на эти модели. А именно, практически все реалистичные (с теоретической точки зрения) варианты рождения частиц в гало нашей Галактики оказываются исключенными.

Та огромная обсерватория для наблюдения космических лучей, которая в этом году будет достроена в Аргентине - это лишь половина всего проекта. Причем, меньшая половина. Вторую планирую построить в северном полушарии, в Колорадо. По площади она будет в три с лишним раза больше. Наверное, просто из-за естественного хода времени, и оборудование там будет чуть посовершеннее (а, возможно, оно будет получше из-за учета каких-то проблем, которые могут быть у южной обсерватории). Правда, южная-то уже работает, а северная существует лишь на бумаге.

С достоверностью более 5 сигма обнаружено жесткое гамма-излучение (порядка 1 ТэВ) от остатка сверхновой Кассиопея А. Источник точечный на уровне разрешения телескопа.

Авторы критикуют гипотезу о том, что изменения климата (включая потепление в последние десятилетия) связаны с вариацией потока космических лучей.

Очередной обзор по космическим лучам высоких энергий. Снова сравниваются результаты различных экспериментов. Теперь, когда проект Оже работает практически на полную мощность, на графики всегда наносят и его данные. Если все будет идти по плану, то через год-два ситуация в физике космических лучей сверхвысоких энергий прояснится. Пока же о том, как проект Оже работает в гибридной моде (т.е., когда удается зарегистрировать частицу двумя разными методами) можно почитать в другом свежем обзоре arxiv:0706.1105. Про измерения спектра космических лучей по данным гибридных измерений можно прочесть в arxiv:0706.2643.

Данные наблюдений космических лучей сверхвысоких энергий на обсерватории имени Пьера Оже не подтверждают корреляции между лацертидами (это класс активных ядер галактик) и лучами. Ранее такая корреляция многократно обсуждалась в литературе, и по данным эксперимента AGASA исследователи находили такую корреляцию.

Поиск крупномасштабной анизотропии космических лучей по данным Оже описан в препринте arxiv:0706.2640.

См. также е-принт arxiv:0706.1749, где обсуждаются данные Оже с точки зрения кластеров космических лучей.

Дана сводка последних результатов, полученных на различных наземных гамма-телескопах (H.E.S.S., MAGIC, VERITAS, Whipple и др.). Всем рекомендую прочесть.

Фоновое излучение есть во всех диапазонах. Гамма - не исключение. Данные со спутника EGRET дотянули спектр фона до 30 ГэВ. Далеко не всегда известны все составляющие фона, т.е. какие источники вносят в него вклад. Это могут быть просто слабые, как говорят "неразрешенные", источники. Может быть диффузный фон, связанный с межзвездной или межгалактической средой. Может быть что-то еще.

В данной статье авторы расматривают возможность того, что часть гамма-фона на энергиях порядка ГэВ и десятков ГэВ может быть связана с конверсией очень энергичных гамма-фотонов от далеких блазаров. Необходимость этого связана с тем, что объяснить весь фон просто излучением блазаров удается лишь при весьма экстремальных предположениях. Т.о., было неплохо придумать дополнительный источник ГэВных фотонов, например получить их из более энергичных, путем своеобразной "перегонки". Конверсия связана со взаимодействием гамма-фотонов с фотонами низких энергий (последних в прострастве предостаточно). Вывод состоит в том, что до 30 процентов фона можно связать с этим процессом.

Хотя статья написана жутким языком (не могу сказать, что "английским") в ней представлена интересная, но очень спорная, точка зрения. Она сводится к тому, что космические лучи сверхвысоких энергий могут иметь (по крайней мере частично) галактическое происхождение и являются тяжелыми ядрами.

Дан полный обзор трехлетних наблюдений галактических источников на H.E.S.S. Поскольку, считая этот проект чрезвычайно важным, я старался регулярно сообщать об их текущих результатах, но расписывать все в деталях не буду (напомню только об открытии 14 новых галактических источников). Но желающие могут в компактном обзоре ознакомится со всеми результатами H.E.S.S. по галактическим источникам. Хотелось бы в пару такой же обзор и по внегалактике.

Лишний раз напомню, что в этом году создатели H.E.S.S. получили декартовскую премию, с чем я их с удовольствием еще раз поздравляю.

Гамма-обсерватория Милагро совсем не похожа на H.E.S.S. (кстати, я как-то упустил, что в марте этого года H.E.S.S. получил Декартовскую премию, поздравляю!). Если H.E.S.S. регистрирует оптическое излучение, возникающее после влета гамма-кванта в атмосферу, то Милагро регистрирует вторичные частицы ливня, возникающего после влета такого же кванта. Хотя, не совсем такого. Милагро "видит" более жесткие кванты (примерно 20 ТэВ против 1 ТэВ у H.E.S.S.).

"Смотрит" Милагро в оптике, но лишь затем, чтобы увидеть черенковское излучение вторичных электронов, попадающих в огромный бассейн. Чем жестче диапазон, тем труднее там наблюдать, поэтому пока на десятках ТэВ нельзя похвастаться картинками типа тех, что получает H.E.S.S.

Милагро рапортует о восьми источниках (правда, не все из них "хорошо видны"). Разумеется, источник номер один - Краб. Не удивительно, что среди хорошо различимых объектов фигурирует и другая близкая нейтронная звезда, известная как гамма-источник - Геминга. Гемингу на десятках и сотнях МэВ прекрасно видел EGRET. Кроме нее и Краба еще четыре источника Милагро совпадают с EGRETовскими.

С двумя другими источниками пока не все ясно. Они находятся в Лебеде и, т.о., могут быть связаны с массивными звездами, молодыми нейтронными звездами или остатками сверхновых. Хотя пока все покрыто мраком.

Замечательный подробный обзор, посвященный экспериментам в области космических лучей сверхвысоких энергий. Причем, речь идет не только об UHECR (т.е. о лучах с энергией за 10^19> эВ, но и частицах на пару порядков менее энергичных). В качестве популярного введения (на русском) могу порекомендовать свежую статью в Вокруг Света.

Как известно, космические лучи с энергиями вплоть до 10¹⁶ - 10¹⁷ эВ рождаются в Галактике в остатках сверхновых. Однако детали неизвестны. Сравнение теории с наблюдениями должно проводиться путем сопоставления наблюдаемого и предсказанного энергетических спектров для разных составляющих космических лучей (протоны, ядра разных элементов вплоть до железа). В статье авторы развивают модель генерации космических лучей в остатках сверхновых, сравнивают свои расчеты с наблюдениями, и заключают, что достигнуто неплохое согласие. Важнейшей особенностью модели является усиление магнитного поля в остатках, что приводит к сдвигу максимальной энергии в сторону бОльших значений.

Остатки сверхновых являются известными источниками высокоэнергичных частиц и гамма-квантов. Последние возникают при взаимодействии частиц высоких энергий с веществом близких молекулярных облаков. Остаток G 205.5+0.5 (Петля в Единороге), находящийся на расстоянии примерно полтора кпк от нас, является хорошим объектом для исследования с помощью наземных гамма-телескопов, в частности для H.E.S.S.

В результате наблюдений был обнаружен точечный источник гамма-квантов (точечность означает, что никакой структуры не выявлено вплоть до некоторого углового размера, который в данном случае соответсвует линейному размеру около 1 парсека). Природа обнаруженного источника пока непонятна.

Если до недавнего времени наземный гамма-телескоп H.E.S.S. безоговорочно лидировал, регулярно поставляя интереснейшие открытия (я искренне считаю, что создатели проекта являются потенциальными номинантами на Нобеля, а равно и на будущую премию Кавли), то вступивший недавно в строй MAGIC теперь стал очень серьезным конкурентом. Вот прекрасная тому иллюстрация.

Среди различных типов активных ядер галактик выделяются т.н. лацертицы (известные также как блазары, хотя последние включают в себя не только лацертиды, но и некоторый класс квазаров, что и отражено в названии). Свое название эти объекты получили по источнику-прототипу BL Lacertae (обозначение говорит о том, что объект был открыт как обычная переменная звезда в созвездии Ящерицы). Это активные ядра, где мы смотрим практически в самое жерло. Поэтому лацертиды являются источниками жесткого излучения и традиционно являются кандидатами для объяснения всяких высокоэнергичных феноменов (например, космических лучей сверхвысоких энергий). В жестком гамма, где наблюдения ведутся с помощью наземных телескопов (они видят в оптике вспышки, связанные с попаданием в атмосферу гамма-кванта), открыто уже много лацертид. Много, но не сама BL Lac. Было много сигналов об обнаружении жесткого гамма, но все они не подтверждались.

Спектр BL Lacertae. Новые данные, полученные на MAGIC приведены справа (жирные точки). Спектр объекта, по всей видимости, изменяетс со временем. Черной линией показаны новые наблюдения. Серым - старые данные.

Этот источник относится к подклассу, который до сих пор не дал ни одного источника в жестком гамма. У источников этого типа первый максимум в спектре (см. рисунок) попадает в область субмиллиметровых волн или видимого света. Все лацертиды, которые ранее были обнаружены в жестком гамма, имеют этот первый максимум в более жесткой области: ультрафиолетовые или рентгеновские лучи. И вот, команде MAGIC удалось зарегистрировать излучение от BL Lac на энергиях от 0.1 до 1 ТэВа. Ученым пришлось суммировать почти 50 часов наблюдений. Учтите, что телескопы такого типа могут работать только в ясные безлунные ночи. MAGIC сейчас является крупнейшим инструментом в своем классе. Поэтому не удивительно, что именно ему удалось разглядеть самую главную лацертиду.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

HiRes официально заявляет о том, что видит завал в спектре космических лучей. Однако, на мой взгляд, никто им особенно не поверит, пока Auger не проверит это с существенно большей точностью и использованием гибридной методики.

Короткий обзор, в котором описано, что на сегодняшний день дают наблюдения в вопросе о наличии ГЗК-завала в спектре космических лучей, а также наличие "провала" (dip) [в качестве анонса хочу отметить, что на 26 апреля запланирована лекция про космические лучи в Политехническом музее, а в пятом номере "Вокруг Света" должна выйти статья, посвященная этой тематике]. "Провал" должен находиться на энергиях порядка 10¹⁹ эВ. Он, как и ГЗК-завал, связан с взаимодействием частиц космических лучей с фотонами реликтового излучения (хотя, есть теории, в которых аналогичная деталь в спектре возникает из-за перехода от галактических к внегалактическим источникам).

На сегодняшний день основной набор данных составлен по результатам работы детекторов AGASA (Япония) и HiRes (США), которые закончили свою работу, а также по результатам обсерватории имени Оже (Auger), котоая только начала свою работу (точнее, полный монтаж будет закончен в ближайшие месяцы, но большая часть детекторов уже работает). Кроме того, есть данные с якутской установки (Россия). Результаты со всех установок приводятся в статье.

Все данные указывают на то, что "провал" есть, хотя в результатах наблюдений на разных установках он по-разному выражен.

H.E.S.S. отнаблюдал десяток пульсаров, от которых можно было бы ожидать заметного потока гамма-излучения высокой энергии. Результат нулевой. Учитывая великолепные параметры H.E.S.S., это очень серьезные верхние пределы. Они указывают на то, что на энергиях порядка ТэВ в спектре пульсаров должен быть загиб. Это дает серьезные ограничения на модели излучения пульсаров.

С космическими лучами до сих пор связано много загадок. Вроде бы, данные недавних наблюдений прояснили происхождение галактических космических лучей: их порождают остатки сверхновых. Однако остается неясным, что же за частицы и в каких пропорциях они составляют поток космических лучей. Это могут быть электроны, это могут быть ядра (от просто протонов до ядер железа). Чтобы разобраться в составе лучей нужно измерять энергии, т.е. строить спектр.

Спектр энергии космических лучей тянется на много декад. В разных диапазонах используют разные подходы, связанные как со спецификой измерений, так и просто с количеством частиц, дело в том, что число частиц резко падает с ростом энергии. В диапазоне от 1 ГэВа до 1 ПэВа использовались приборы, установленные на баллонах. Однако для более высоких энергий данный подход не годится, да и уже на сотнях ТэВ хочется иметь что-то более эффективное. Площадь детектора, установленного на воздушном шаре, мала, а значит может оказаться, что ни одной частицы высокой энергии в него не попадет или, по крайней мере, их будет недостаточно для построений точного спектра. Поэтому было бы хорошо использовать наземные измерения. И соответствующая методика была разработана.

Идея метода, предложенного в 2001 году Киедой с соавторами, состоит в том, что надо наблюдать черенковское излучение первичной частицы. В случае наземных измерений с помощью системы типа H.E.S.S. мы как бы имеем детектор с площадью в 100 000 квадратных метров (рабочим телом детекта выступает атмосфера). Поэтому можно регистрировать излучение многих частиц с высокими энергиями.

В работе представлены результаты исследований почти 2000 случаев детектирования первичного излучения частиц космических лучей на установке H.E.S.S. Удалось выделить события, в которых частицей было ядро железа, и построить их энергетический спектр в диапазоне от 13 до 200 ТэВ. Ожидается, что в недалеком будущем удасться протянуть спектр и дальше, в область более высоких энергий.

Уже в 2007 году закончится полный монтаж гигантского комплекса для исследования космических лучей. Это Обсерватория имени Пьера Оже в Аргентине. Установка включает в себя детекторы разных типов? разбросанных на значительной территории. Это позволит проводить комплексные исследования космических лучей вплоть до самых высоких энергий.

Монтаж детекторов проводился во много этапов, поэтому какие-то результаты уже есть. О них и рассказывается в статье. Пока никаких сенсаций нет, но видно, что все работает как надо.

Читатели, должно быть, помнят, что именно с работ Свенсмарка началось возрождение интереса к вопросу о влиянии космических лучей на климат. Промежуточным агентом в данной модели выступает облачность. Т.е., космические лучи влияют на количество облаков, а количество облаков - на климат (читатели, использующие Эксплорер могут посмотреть некоторые материалы и ссылки здесь ). Поэтому очень важно понять, как климат откликается на изменение облачности.

Антарктическая аномалия состоит в том, что для районов с высоким альбедо отклик на изменение облачности не такой, как в других местах. В Антарктике увеличение облачности приводит не к понижению температуры, а к ее повышению.

Почти два года назад произошла гигантская вспышка магнитара SGR 1806-20, а статьи все появляются и появляются.... В данной представлен детальный анализ на основе данных индийского спутника RHESSI. Кроме гамма-детекторов, которые "ослепли" в момент максимума вспышки, на его борту были и детекторы частиц, которые все-таки позволяют получить данные о всплеске даже во время наибольшего потока.

Для меня всегда было удивительным, что при столь малом обилии данных физика и астрофизика космических лучей представляют собой столь обширную область исследований. Десятилетиями люди бьются над разгадкой природы деталей в энергетическом спектре этих частиц, прилетающих к нам из космоса. Считается, что понимание этих изломов в спектре (колено и т.н. "второе колено") должно рассказать нам очень многое не только о происхождении этих частиц, но и о Галактике и Вселенной.

В обзоре разбираются наблюдательные методики, применящиеся для исследования частиц в диапазоне энергий от 10^14 до 10^18 эВ и описываются новые результаты.

См. также обзор astro-ph/0611884, посвященный той же тематике.

В обзоре достаточно детально рассмотрены проявления астрофизических джетов от микроквазаров, активных ядер галактик и гамма-всплесков в диапазоне высоких энергий. Речь идет не только о гамма-излучении, но и о частицах, в том числе и о высокоэнергичных нейтрино.

Описана система гамма-телескопов VERITAS. Первый телескоп уже работает. Соответственно, авторам есть что рассказать.

На гамма-обсерватории Milagro обнаружено излучение на 12 ТэВах от чего-то, находящегося в созвездии Лебедя. Что там излучает - непонятно. Все-таки разрешение на таких высоких энергиях очень плохое.

RHIC - Релятивистский коллайдер тяжелых ионов. На нем сталкивают, например, ядра золота, в результате чего образуется кварк-глюонная плазма. Результаты экспериментов, описанных в статье, интересны не только сами по себе, но и в приложении к процессам, связанным с космическими лучами.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Поскольку есть надежда, что в ближайшие годы чувствительность детекторов будет достаточной для регистрации астрофизических нейтрино высоких энергий, актуально обсудить наиболее перспективные источники. В их число вошли гамма-всплески, близары, микроквазары и остатки сверхновых.

Еще в 1962 году Аскарян опубликовал в ЖЭТФ статью, в которой был описан эффект, который, похоже, приведет к появлению наиболее эффективного метода регистрации нейтрино очень-очень высоких энергий (порядка миллиона ТэВ). Эффект был экспериментально проверен в нескольких средах, но было очень важно провести проверку для льда, ибо именно в этой среде стоят прототипы будущих крупных детекторов. И вот, в результате облучения семитонной глыбы льда, эффект проверен и для льда.

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Гамма-астрономия переживает период бурного развития благодаря появлению высококлассных наземных установок (H.E.S.S., MAGIC). Кроме того, в самом ближайшем будущем планируется запуск нескольких космических аппаратов, наблюдающих в гамма-диапазоне (GLAST, AGILE). Поэтому в литературе активно обсуждаются известные и возможные источники, излучающие в гамма (небольшой обзор по этой тематике можно найти здесь).

Среди множества типов астрономических объектов, излучающих в гамма-диапазоне (речь идет в основном о диапазоне от десятков МэВ до нескольких ТэВ) есть и двойные. На сегодняшний день известно всего три источника, однако ясно, что их должно быть больше. Все наше современное знание о двойных, излучающих в гамма, суммировано в кратком обзоре Мирабеля.

Речь идет о том, что происходит с частицей высокой энергии, когда она влетает в земную атмосферу. Тема эта очень важна и актуальна. Сейчас идет много экспериментов по изучению космических лучей высоких энергий. Но ведь мы не регистрируем непосредственно первичные частицы. Мы фиксируем последствия их взаимодействия с атмосферой. И здесь еще много вопросов.

В коротком обзоре нет ни одной формулы. Т.о., автору удалось на пальцах рассказать о важных моментах взаимодействия космических лучей с веществом атмосферы и о путях решения имеющихся проблем.

Краткое изложение результатов первого цикла наблюдений на наземном гамма-телескопе MAGIC.

Результаты по внегалактическим источникам суммированы в следующей статье astro-ph/0609152.

Как известно, в спектре космических лучей на очень высоких энергиях Грейзеном, Зацепиным и Кузьминым (ГЗК) около 40 лет назад был предсказан завал, связанный с взаимодействием частиц с реликтовым фоном. Несколько лет назад экспериментаторы добрались до этой области спектра. Частиц с высокими энергиями мало (что-то в духе одной частицы на квадратный километр раз в год). Поэтому строятся гигантские установки, способные получать данные о потоке частиц на большой площади. Есть разные методики наблюдения таких частиц, разные способы оценки их энергии. В течении ряда лет шел спор о том, наблюдается ли завал или нет.

В американском эксперименте HiRes ученым удалось увидеть завал. Этот результат и описан в статье. Результаты японского эксперимента (Agasa) несколько противоречивы. На протяжении рада лет его авторы заявляли об отсутствии завала. Но в последнее время после переобработки данным с помощью нового программного обеспечения (пакет CORSIKA) был получен результат, совместимый с данными HiRes. Значимость результатов не слишком высокая, поэтому придется ждать результатов эксперимента Оже.

Хороший обзор по источникам, излучающим кванты с энергией порядка ТэВа, которые, соответственно, регистрируют наземные гамма-телескопы.

На русском про гамма-источники можно кое-что почитать в свежей статье на Астронете.

Описывается проект гамма-телескопа, который сможет строить изображение. Т.е. это будет не просто "гамма-детектор", а именно что гамма-телескоп, который сможет фокусировать гамма-лучи.

EGRET - это один из гамма-детекторов на борту CGRO. Подавляющее большинство источников, зарегистрированных этим прибором, остается неотождествленным. Считается, что есть три основные составляющие. Во-первых, это внегалактические источники (активные ядра галактик, в основном, видимо, блазары). Они распределены равномерно по небесной сфере. Во-вторых, это источники в диске Галактики. Наконец, есть еще популяция, связанная с Поясом Гулда. Расчеты показывали, что в Поясе должно быть много радиопульсаров, которые и дали бы необходимый гамма-поток (отмечу, что одна из новых популяций нейтронных звезд - Великолепная семерка - точно связана с Поясом). Авторы статьи провели специальный поиск радиопульсаров в областях локализации неотождествленных источников EGRET, положение которых на небе может говорить о возможной связи с Поясом Гулда.

Результаты поиска оказались отрицательными. Несмотря на обнаружение нескольких новых пульсаров нет ни одного, который можно было бы связать с каким-то из гамма-источников. Авторы полагают, что оценки числа радиопульсаров в Поясе Гулда были слишком оптимистичными.

Я лично полагаю, что источники таки должны быть связаны с одиночными молодыми нейтронными звездами в Поясе Гулда. Открытия последних лет уже приучили нас к тому, что молодые нейтронные звезды вовсе не обязательно должны проявлять обычную радиопульсарную активность. Запуск спутника GLAST приведет к тому, что координаты гамма-источников будут определены гораздо точнее. Нужно будет тщательно поискать в новых областях локализации нейтронные звезды.

Как известно, недавно нашим носителем был запущен итальянско-российский (больше итальянский, чем российский) спутник PAMELA. С российской стороны с ним много работали коллеги из МИФИ.

В статье, собственно, описан прибор и его задачи. Аппаратура предназначена для изучения космических лучей, а точнее для изучения потока антипротонов (а также других античастиц) и легких ядер.

Очень емкий и удачный обзор по космическим лучам. Всячески рекомендуется для ознакомления с современным состоянием дел.

EEE- ``Extreme Energy Events''. Т.о., проект посвящен детектированию космических лучей сверхвысоких энергий. Идея состоит в установке мюонных детекторов в итальянских школах последней ступени.

Короткая, но содержательная заметка, посвященная регистрации космических лучей очень высоких энергий от трех систем: двух микроквазаров (LS 5039, LS I +61 303) и одной двойной системы с пульсаром (PSR B1259-63). Открытия эти не совсем новые, тем не менее, не у всех это на слуху. Рекомендуется к прочтению.

Что скрывать, мне нравится проект H.E.S.S. Поэтому, хотя я уже многократно включал в свои обзоры работы, посвященные результатам H.E.S.S., я делаю это еще раз. Кто не читал об этом проекте - не поленитесь.

В последнее время наземная гамма-астрономия, работающая в диапазоне энергий хорошо за 1 ГэВ, переживает период бурного развития. Основные вехи этого большого пути и современное состояние дел отражены в небольшом обзоре.

Поскольку строящаяся обсерватория им. Пьера Оже это один из важнейших современных наблюдательных проектов, то я стараюсь упоминать т.н. status reports по этому поводу, даже если существенного прогресса нет.

Обсерватория предназначена для изучения космических лучей сверхвысоких энергий. Там будет очень много детекторов разных типов, разбросанных по большой территории. Поэтому процесс создания обсерватории сильно растянут во времени. Это и дает возможность говорить о "развитии". Часть детекторов уже работают. Конечно, часть - это пока мало. Тем не менее важно, что все пока идет по плану.

VERITAS - еще один черенковский (наземный) гамма-проект. Всего в систему войдет 4 телескопа. С февраля работает первый. Этому, собственно, и посвящена статья. Жаль, что у нас это не развивается. Есть, правда, слабая надежда, что в недалеком будущем ученые из МИФИ смогут запустить в качестве дополнительной нагрузки на одном из спутников аппаратуру для мониторинга неба в гамма-лучах. Это было бы здорово! Ну а пока, читайте про VERITAS.

Спутник ПАМЕЛА - результат совместных усилий итальянских и российских (МИФИ) ученых. Он должен быть запущен в этом году нашим носителем. Изучать он будет в основном космические лучи. Особое внимание будет уделено исследованию потоков античастиц (антипротонов и позитронов). Это будет первый аппарат, способный проводить качественные измерения для антипротонов высокой энергии (порядка 200 ГэВ). О деталях можно узнать из обзора.

Есть надежда, что новые установки (IceCube, Auger, ...) смогут регистрировать нейтрино сверхвысоких энергий. С реликтовыми нейтрино сложнее, но когда-нибудь и их научаться ловить. Обо всей этой науке (и об астрофизической части, и о технической, и о физике между ними) можно прочесть в обзоре.

Описаны новые результаты, полученные на наземных (черенковских) гамма-телескопах типа H.E.S.S. и MAGIC.

Некоторые результаты в этой же области, связанные с оболочечными остатками сверхновых, можно найти в другом обзоре того же автора astro-ph/0603502.

Перевод слова "ridge" в качестве астрономического термина еще не устоялся. Поясню, что это область рентгеновского излучения в центральной части Галактики и вдоль ее плоскости. Происхождение этого излучения до конца не выяснено (некоторые новости по этой теме можно прочесть здесь и здесь).

С помощью установки H.E.S.S., о которой я неоднократно рассказывал, от риджа зарегистрировано гамма-излучение очень высокой энергии (более 100 ГэВ). Положение источника коррелирует с гигантскими молекулярными облаками в центральных 200 пк Млечного Пути. Авторы полагают, что весь поток гамма-лучей можно объяснить одним достаточно молодым (10 000 лет) остатком сверхновой.

Напомню, что обсерватория имени Пьера Оже (Pierre Auger) - это самая крупная установка для наблюдения космических лучей высоких энергий. Работы еще идут, но часть обсерватории уже работает и получает результаты. Сенсаций пока нет (от неполной версии их и не ожидали), тем не менее, прочесть краткое сообщение о первом этапе работы будет небезинтересно.

Обзор состояния дел в астрофизике космических лучей сверхвысоких энергий. Можно убедиться, что прорыва пока так и нет. Ждем результатов от проекта Оже (Auger).

Обзор состояния дел в астрофизике космических лучей сверхвысоких энергий. Можно убедиться, что прорыва пока так и нет. Ждем результатов от проекта Оже (Auger).

Вот уже год работает телескоп MAGIC. Это самый крупный гамма-телескоп. Пока, к сожалению, никаких суперрезультатов на нем не получено, и, на мой взгляд, проект H.E.S.S. его обгоняет. Тем не менее, крупный инструмент еще "выстрелит". Пока же можно почитать как там все устроено и что уже удалось увидеть.

Никаких сенсаций в обзоре не представлено, зато на основе последних данных дана достаточно подробная сводка основных параметров космических лучей сверхвысоких энергий.

Как известно, если пространство-время имеет микроструктуру, то это должно сказываться на распространении фотонов. Исследователи неоднократно обращались к этому вопросу (множество статей ранее уже обсуждалось в обзорах). Наиболее преспективным выглядит поиск эффекта при наблюдении жестких квантов. В статье дается краткий обзор сответствующих возможностей, попыток найти эффект, верхних пределов и перспектив эти пределы улучшить.

Обсуждается происхождение высокоэнергичных частиц космических лучей. Частицы с энергиями меньше т.н. "колена" связывают с остатками сверхновых в нашей Галактике. Для более высоких энергий ситуация менее ясна. Авторы рассматривают различные объекты в Галактике, способные ускорять частицы до столь высоких энергий. Основной вывод авторов состоит в том, что наилучшими кандидатами были бы ударные волны в галактическом гало.

Напомню, что H.E.S.S. - это наземная система, предназначенная для регистрации гамма-фотонов (точнее, регистрируются не сами фотоны, а вспышки, порождаемые ими в атмосфере Земли). В статье рассматривается источник HESS J1303-631. Он находится в плоскости Галактики, и практически не излучает в других (кроме гамма) диапазонах.

Авторы полагают, что HESS J1303-631 является остатком вспышки гиперновой, которая сопровождалась гамма-всплеском. Основанием в первую очередь является оценка энергии взрыва, породившего наблюдаемый остаток. Кроме того, авторы находят указание на вытянутость источника, что может свидетельствовать о существовании джетов. Правы они или нет должны показать более детальные исследования.

В трех статьях описан проект MAGIC.

С помощью очень успешно работающей установки H.E.S.S. удалось зарегистрировать излучение от одного из микроквазаров LS 5039. Это, в принципе, ожидаемый результат, т.к., если такое излучение наблюдается от активных ядер галактик с джетами, а микроквазары являются их уменьшенной (и близкой к нам) копией, то разумно предположить возможность регистрации гамма-лучей высоких энергий и от микроквазаров.

Кратко рассказано о первом этапе работы нового проекта по наблюдению космических лучей. Обсерватория им. Пьера Оже будет самым крупным комплексом для исследования космических лучей. Пока работает только часть аппаратуры.

Авторы строят модель, в которой часть космических лучей (энергии порядка 10¹⁴-10¹⁸ эВ) связана с недавним гамма-всплеском в нашей Галактике. Чтобы объяснить данные наблюдений требуется всплеск, произошедший на расстоянии порядка 1 кпк от Солнца примерно миллион лет назад.

Очередной отчет команды HiRes по поиску точечных источников космических лучей сверхвысоких энергий. Напомним, что разные группы по данным разных экспериментов (в первую очередь AGASA и HiRes) давали совершенно разные результаты. Сама группа HiRes обычно дает нулевой результат. Так это и на сей раз: никаких указаний на наличие точечных источников (типа лацертид, например) не обнаружено.

Очередная попытка выяснить коррелируют ли космические лучи сверхвысоких энергий хоть с чем-нибудь. На этот раз рассмотрена корреляция с богатыми скоплениями галактик, и получен не нулевой результат. Т.о., заключают авторы, космические лучи сверхвысоких энергий связаны со скоплениями или с какими-то объектами, входящими в скопления. Заметим, однако, что статистическая значимость результата не очень велика, а, кроме того, искать корреляции с неточечными объектами сложнее. Так что радоваться рано, необходимо, чтобы другие группы проверили этот результат.

В связи с несколькими конференциями появилось сразу несколько препринтов. подготовленных разными докладчиками, по последним результатам Байкальского нейтринного эксперимента (astro-ph/0507698, astro-ph/0507712, astro-ph/0507713, astro-ph/0507715).

EGRET - это гамма-детектор, установленный на борту космической обсерватории им. Комптона. Среди нескольких сотен зарегистрированных им источников значительная доля осталась неотождествленной. Что это могут быть за объекты, ярко светящие в гамма-диапазоне, но невидимые в других? Этой проблеме и посвящен обзор. Назовем три типа объектов: активные ядра галактик, микроквазары и молодые нейтронные звезды. Именно они претендуют на объяснение природы неотождествленных источников EGRET. Подробности можно найти в статье.

См. также статью "Large-Scale Anisotropy of EGRET Gamma Ray Sources".

Двойная система PSR B1259-63/SS 2883 состоит из радиопульсара и Ве-звезды. С помощью установки H.E.S.S. удалось обнаружить жесткое гамма-излучение этой системы.

В конце апреля я уже рассказывал об открытии новых гамма источников обсерваторией HESS. Напомню, что для двух из них не было найдено соответствующих объектов в радио и рентгеновском диапазоне. Однако Ubertini с коллегами смогли обнаружить один из этих двух загадочных источников с помощью спутника Интеграл.

На вернем рисунке показано изображение, полученное ИНТЕГРАЛОМ. Интересующий нас источник справа. Зеленым кружком обозначен источник HESS. На нижнем рисунке показано радиоизображение, полученное на VLA в рамках обзора неба. Круги и эллипсы соответствуют областям локализации источника по данным рентгеновских спутников и HESS.

Природа источника остается неизвестной. Авторы обсуждают возможность того, что это пульсарная туманность или радиопульсар в тесной двойной системе.

Еще один новый неотождествленный источник открыт обсерваторией HESS. На этот раз источник протяженный. Открытие названо серендипическим, т.к. наблюдалась двойная система PSR B1259-63/SS 2883. Как обычно бывает с неотождествелнными источниками в гамма-диапазоне, природа нового объекта остается пока непонятой.

Дана сводка последних результатов гамма-обсерватории Милагро. Кроме верхних пределов есть и реальные детектирования!

Обсерватория HESS смогла зарегистрировать гамма-излучение от оболочечного остатка сверхновой RX J0852.0-4622. Детектирование вполне отчетливое, однако для каких-то существенно интересных выводов необходимы дальнейшие наблюдения.

Традиционно обычные космические гамма-всплески рассматриваются как возможные источники различных типов частиц высоких энергий. Однако вспышка магнитара, произошедшая 27 декабря, оказалась существенно ярче известных гамма-всплесков (ярче с точки зрения земного наблюдателя, ее собственное энерговыделение, конечно же, уступает обычным гамма-всплескам). В связи с этим автор рассматривает гигантские вспышки магнитаров как возможные источники космических лучей сверхвысоких энергий.

Отметим, что высказывались мнения о том, что космические лучи сверхвысоких энергий коррелируют с ультрамощными ИК галактиками (см., например две работы Марии Гиллер и ее соавторов astro-ph/0308532; astro-ph/0203337. Однако выводы о корреляции оспаривались, см. astro-ph/0410741). В нашей статье с Борисом Штерном мы обсуждали возможную связь магнитаров с такими галактиками (см. также astro-ph/0502391). В них число магнитаров должно быть больше. Оценки показывают, что темп гигантских вспышек может составлять более одной вспышки в год! Значит, там выше и вероятность встретить молодой магнитар. Такие источники могут давать или более мощные вспышки (из-за бОльшего магнитного поля и меньших периодов вращения), или же просто вспышки могут идти чаще (так, например, глитчи радиопульсаров чаще происходят у молодых нейтронных звезд, гигантские вспышки могут быть связаны с глитчами, т.о. естественно предположить рост их числа с уменьшением возраста нейтронной звезды). В свете статьи Давида Эйхлера связь космических лучей сверхвысоких энергий и галактик с мощным звездообразованием может пробрести новый оттенок, связанный с бОльшим количеством магнитаров (в том числе молодых) в этих галактиках.

Очень интересная (и доступная) работа.

Наблюдения на наземных гамма-телескопах (проект H.E.S.S.) показали наличие компактных источников в плоскости Галактики, для которых не удалось найти двойников в других диапазонах спектра. Соответственно, природа этих источников абсолютно неясна.

В основном обсуждаются процессы, в которых рождаются нейтрино сверхвысоких энергий. Это актуальная тема, т.к. уже строящиеся установки (например, Auger) смогут их регистрировать. Также рассмотрены и потоки космических нейтрино более низких энергий.

Пока в ЦЕРНе было затишье с работой на ускорителях, связанное со строительством нового, научные группы искали иное применение своим способностям и аппаратуре. В частности, некоторые обратили свой взор к небу. Вселенная, как известно, - это ускоритель для бедных.

Команде L3 удалось заметить тень от Луны при наблюдении космических лучей высоких энергий.

На рисунке более светлые места соответствуют дефициту событий. Кружком показано положение Луны.

Приводятся результаты недавних наблюдений на детекторе Милагро (Milagro), позволившие зарегистрировать жесткое излучение от внутренней части плоскости Галактики, а также от протяженного источника, совпадающего с 3EG J0520+2556 (этот объект, как ясно из его названия, был открыт прибором EGRET на CGRO).

Авторы рассчитали траекторию движения Солнца в Галактике на протяжении последних 500 миллионов лет. Конечно, такие расчеты проводились и раньше. Просто здесь авторы использовали более точные данные, полученные благодаря работе проекта Hipparcos. В частности, авторы определили моменты прохождения Солнцем спиральных рукавов. Показано, что это совпадает с холодными эпохами в истории земного климата. Авторы видят подтверждение работ, связанных с влиянием потока космических лучей на формирование облачного покрова Земли.

Традиционно под определением физика космоса (space physics) скрывается физика земной магнитосферы, межпланетной среды, внешних частей Солнца и т.п. Автор обсуждает связи между этой областью знаний и астрофизикой. Рассмотрено три основных пункта

физика солнечной плазмы

Выпуск 97. 17-31 января 2005

миниобзор astro-ph/0501581 Феноменологическая квантовая гравитация (Phenomenological Qunatum Gravity: the birth of a new frontier?)
Authors: R. Aloisio et al.
Comments: 12 pages, no figures, talk presented at the Vulcano Workshop 2004

Мы много писали о том, что при своем распространении на межгалактические расстояния частицы высоких энергий могут подвергаться действию эффектов, связанных с квантовой гравитацией. Различные авторы с помощью различных методик пытались и пытаются получать ограничения на параметры создаваемых теорий квантовой гравитации, используя данные по космическим лучам и по данным наблюдений внегалактических объектов. В этой статье дается некоторый обзор данной области, которую авторы называют "феноменологической квантовой гравитацией".

Выпуск 96. 01-16 января 2005

обзор astro-ph/0501195 Важнейшие проблемы космомикрофизики (Outstanding Problems in Particle Astrophysics)
Authors: Thomas K. Gaisser
Comments: 32 pages, 9 figures. This paper combines two lectures presented at the 14th International School of Cosmic Ray Astrophysics: "Neutrinos and Explosive Events in the Universe", July, 2004

Мы позволили себе использовать для перевода Particle Astrophysics более привычный для русского уха термин "космомикрофизика". Данная статья представляет собой сумму двух лекций, прочитанных в июле этого года в Эриче (смею вас заверить, что лекции были интересными - С.П.).

Школа была посвящена в основном космическим лучам, соответственно и в этих лекция много говорится об этой тематике.

astro-ph/0501199 SGARFACE: новый детектор для микросекундных гамма-всплесков (SGARFACE: A Novel Detector For Microsecond Gamma Ray Bursts)
Authors: S. LeBohec et al.
Comments: 29 pages, 14 figures, accepted for publication in Astroparticle Physics

Речь идет о наземных наблюдениях на обсерватории Whipple на 10-метровом гамма-телескопе. Новая аппаратура позволит детектировать жесткие гамма-кванты (>100 MeV) во вспышках с длительностью до 35 микросекунд!

Выпуск 95. 22-31 декабря 2004

миниобзор astro-ph/0412554 Гамма-всплески: потенциальные источники космических лучей высоких энергий (Gamma-ray bursts: Potential sources of ultra high energy cosmic-rays)
Authors: E. Waxman
Comments: 8 pages; Invited talk, XIII International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray Interactions (Pylos, Greece 2004)

Автор является сторонником точки зрения о том, что космические гамма-всплески порождают космические лучи сверхвысоких энергий. Соответственно, в статье приведены аргументы в пользу такой точки зрения.

Выпуск 92. 15-30 ноября 2004

astro-ph/0411601 Страпельки в космических лучах (Cosmic ray strangelets)
Authors: Jes Madsen
Comments: 8 pages. SQM2004 plenary talk. Submitted to Journal of Physics G

Мы неоднократно обращались к работам, посвященным странной материи. Напомним, что ищут ее (в астрофизике) в форме кварковых звезд и в форме особого подвида космических лучей. "Страпельки" - капельки странного вещества - относится как раз к последнему.

Основной упор в статье сделан на возможное детектирование страпелек в эксперименте AMS-2 на Международной космической станции (напомним, что прототип этого эксперимента видел нечто, что при желании можно интерпретировать как страпельки). Предсказания достаточно оптимистичны.

Статья написана очень доступно, формул практически нет. Рекомендуем.

Выпуск 91. 01-14 ноября 2004

обзор astro-ph/0411113 Космические лучи сверхвысоких энергий (Ultra High Energy Cosmic Rays)
Authors: Todor Stanev
Comments: 20 pages, 14 postscript figures, write-up of a lecture at the 2004 SLAC Summer Institute

Очередной обзор по космическим лучам сверхвысоких энергий. Статья написана очень доступно. Все основные проблемы так или иначе затронуты, поэтому обзор всячески можно рекомендовать широкому кругу читателей.

Выпуск 90. 25-31 октября 2004

миниобзор astro-ph/0410685 Космические лучи наивысших энергий (Highest Energy Cosmic Rays)
Authors: A. V. Olinto (KICP)
Comments: 12 pages, 10 figures

Небольшой, но достаточно полный обзор проблем, связанных с самыми энергичными космическими лучами. Особый интерес представляет моделирование неба в сверхжестких космических лучах.

Отдельно хочется также порекомендовать статью Горбунова и Троицкого, также посвященную распространению космических лучей сверхвысоких энергий.

Выпуск 87. 01-10 октября 2004

hep-ph/0410064 Страпельки в космических лучах (Strangelets in cosmic rays)
Authors: M. Rybczynski, Z. Wlodarczyk, G. Wilk
Comments: Presented at XIII ISVHECRI, Pylos, 2004

Страпельки (Strangelets) - маленьких капельки странной материи. Если верна гипотеза Виттена (1984) об устойчивости странного вещества , то в космосе должны летать небольшие комочки, наблюдаемые, например, как необычные частицы космических лучей. Кандидаты в такие события наблюдались неоднократно на самых разных установках. Например, интересные события наблюдались во время тестового полета AMS. Кроме того, есть т.н. price event (Z~46, A>1000), saito events (Z=14 A~350-450, exotic track events, и наиболее известные centauro events (все ссылки в статье, но мы также настоятельно советуем посмотреть статью Виттена 1984 в Phys.Rev.D30:272-285 - почти 1000 ссылок! - и уже обсуждавшуюся нами дискуссию ).

В статье рассказывается о еще одном возможном (косвенном) обнаружении страпелек, на этот раз на Cosmo-LEP с детектором DELPHI.

Выпуск 86. 20-30 сентября 2004

physics/0409123 Отклик климата на изменения потока космических лучей и излучения (On climate response to changes in the cosmic ray flux and radiative budget)
Authors: Nir J. Shaviv
Comments: 12 pages, 7 figures, submitted to JGR-Atmospheres

Тема климатических изменений, вызванных космическими факторами, является на наш взгляд одной из самых интересных. Мы уже неоднократно обращались к ней в наших обзорах и АНКАх, в частности писали и о работах Шавива. Вот еще одна.

Автор пытается дать точные численные оценки отклика климата на целый ряд изменяющихся факторов в широком диапазоне характерных времен. Речь, например, идет и об изменении потока космических лучей за счет глобальных процессов (вращение Солнца вокруг центра Галактики), и о 11-летнем цикле солнечной активности. Одним из важных количественный выводов статья является расчет вклада космических лучей (и изменения потока солнечного излучения) в текущее глобальное потепление. Нир оценивает его в 0.37+/-0.13К за прошедшее столетие (за 20 век). Остальное, по его мнению, в основном должны составлять антропогенные факторы. Без учета вклада потока космических лучей температура должна была бы увеличиться за счет увеличения потока солнечного излучения (в модели Шавива) на 0.16+/-0.04K.

Конечно, в такой сложной многопараметрической модели много неопределенностей, и в заключение статьи автор их обсуждает. Отметим также, что могут быть важные эффекты, неучтенные автором (например, изменения магнитного поля Земли, о чем мы также писали).

Выпуск 85. 13-19 сентября 2004

миниобзор astro-ph/0409361 Гамма-лучи высоких энергий (High Energy Gamma Ray)
Authors: Mathieu de Naurois
Comments: Invited talk at the XXIV Physics in Collisions Conference (PIC04), Boston, USA, June 2004, 10 pages, LaTeX, 13 eps figures. PSN TUET07

Небольшой обзор по астрофизике гамма-лучей высоких энергий. Включены как недавние открытия, так и описания основных действующих и проектируемых установок.

Выпуск 83. 01-31 августа 2004

astro-ph/0408145 Гамма-лучи сверхвысоких энергий в направлении Sagittarius A* (Very high energy gamma rays from the direction of Sagittarius A*)
Authors: H.E.S.S. Collaboration: F. Aharonian, et al
Comments: 5 pages, 4 figures, submitted to A&A letters

Наконец-то появилась статья (мы слышали об этом открытии на конференциях), посвященная открытию гамма-излучения очень высокой энергии от центра нашей Галактики.

Выпуск 82. 01-31 июля 2004

astro-ph/0407462 Гамма-всплески как тестеры квантовой гравитации (Gamma Ray Bursts as Probes of Quantum Gravity)
Authors: Tsvi Piran
Comments: Lectures given at the 40th winter school of theretical physics: Quantum Gravity and Phenomenology, Feb. 2004 Poland

Пока квант электромагнитного излучения распространяется в пространстве (т.е. движется от источника к нам) он взаимодействует с квантовой (пространственно-временной) пеной. Это может приводить к тому, что скорость распространения квантов разной энергии будет различной. Т.е., если был острый всплеск излучения, то он будет расплываться: кванты разных энергий будут приходить в разное время. Эффект наиболее существенен для больших энергий, поэтому разумно использовать гамма-наблюдения. Например, наблюдения гамма-всплесков.

Пока что подобные исследования давали только верхние пределы на параметры теорий квантовой гравитации. Эти идеи, подходы и пределы суммированы в обзоре Пирана.

Отметим также, для установления таких пределов можно использовать наземные гамма-телескопы, особенно такие крупные как MAGIC.

astro-ph/0407475 Состояние и первые результаты телескопа MAGIC (Status and First Results of the MAGIC Telescope)
Authors: J. Cortina
Comments: Contribution to the proceedings of the II Workshop on Unidentified Gamma-Ray Sources, Hong Kong, June 1-4, 2004

Телескоп MAGIC - это 17-метровое зеркало, которое регистрирует фотоны в видимом диапазоне, образовавшиеся в результате входа в атмосферу мощного гамма-кванта (от 30 до 300 Гэв). Т.о. это наземный гамма-телескоп.

Установка была введена в строй в октябре 2003 г., и уже получены первые результаты. Пока сенсаций нет, но возможности инструмента впечатляют, а значит надо просто подождать ...

physics/0407005 Циклы оледенения и космические лучи (The glacial cycles and cosmic rays)
Authors: J. Kirkby, A. Mangini, R.A. Muller
Comments: 16 pages

Мы уже писали о взаимосвязи потока космических лучей с глобальными изменениями климата на Земле. В этой статье авторы используют другую гипотезу и применяют ее к другой (более короткой) шкале времени.

Коротко напомним суть. В 1997 г. удалось показать, что образование облаков существенным образом зависит от потока галактических космических лучей: когда поток выше, то облаков больше (а, значит, холоднее). Можно придумывать различные способы изменения потока галактических космических лучей на уровне земной атмосферы.
1. Нир Шавив рассматривал прохождение через спиральные рукава Галактики, как возможный механизм увеличения потока. Такое увеличение приводило бы к глобадьному похолодания, и речь идет об очень больших отрезках времени. (На недавней школе в Эриче молодая сотрудница Нира - Smadar Levy - делала доклад Open Star clusters and the Milky Way's Spiral Arm Dynamics, в котором подтверждены выводы ранней работы и сделаны важные добавления).
2. Просто близкие сверхновые могут существенно изменять поток космических лучей (цикличность может быть связана с цикличностью темпа звездообразования в солнечной окрестности).
3. Солнечная активность может изменять поток галактических лучей. Когда Солнце активно, то оно не дает части галактических космических лучей проникать внутрь солнечной системы, ослабляя тем самым поток.

Авторы рассматривают четвертый вариант. Вариации магнитного поля Земли могут приводить к изменения потока галактических космических лучей на уровне верхней атмосферы.

Авторами выделено два периода: 100 и 41 тысяча лет. Оба периода проявляются как в индикаторах палеоклимата, так и в индикаторах магнитного поля.

physics/0407124 Космические лучи и солнечный прогрев (Cosmic Rays and Solar Insolation as the Main Control Parameters of the Catastrophe Theory of Climatic Response to Orbital Variations)
Authors: V.D. Rusov et al.
Comments: 21 pages

Еще одна статья, посвященная связи космических лучей с климатическими изменениями. Статья плохо структурирована, поэтому читать ее нелегко. Она представляет другую модель, объясняющую периоды оледенения. Здесь уже речь не идет о влияние космических лучей на образование облаков (даже ссылок на Svensmark et al. нет).

Выпуск 78. 13-31 мая 2004

astro-ph/0405233 Спутник Swift для изучения гамма-всплесков (The Swift Gamma-Ray Burst Mission)
Authors: N. Gehrels et al.
Comments: 38 pages, including 10 figures; accepted for publication in ApJ v611

Спутник Swift будет запущен во второй половине этого года. Основной его задачей будет изучение космических гамма-всплесков. На борту будет три инструмента: гамма-детектор с большим полем зрения, и рентгеновский и оптический телескопы с узким полем зрения для изучения послесвечений.

Ожидается, что спутник будет регистрировать примерно 2 всплеска в неделю, для которых будет получена очень подробная информация. Разумеется, ожидается, что это позволит существенно продвинуться в понимании механизма всплесков. Хочется надеяться, что это будет прорыв, сравнимый с тем, что произошел после открытий на спутнике BeppoSAX. Об этом аппарате и его успехах в изучении гамма-всплесков можно прочесть в статье The BeppoSAX revolution in Gamma-Ray Burst science. Теории гамма-всплесков посвящен обзор Пирана The Physics of Gamma-Ray Bursts.

Кроме своей основной задачи спутник также позволит получить обзор неба в жестком диапазоне. Это довольно важно, особенно в преддверии запуска спутника GLAST.

astro-ph/0405451 К вопросу о корреляции между недавним темпом звездообразования в окрестностях Солнца и периодами оледенения на Земле (On the correlation between the recent star formation rate in the Solar Neighbourhood and the glaciation period record on Earth)
Authors: R. de la Fuente Marcos, C. de la Fuente Marcos
Comments: 20 pages, To be published in New Astronomy. Final, accepted version includes some changes

Мы уже неоднократно обращались к вопросу о связи космических лучей с изменением климата и к связи между потоком космических лучей и темпа звездообразования (см., например, одну из АНОК).

В этой статье авторы, вдохновленные работами Шавива, рассмотрели корреляции между периодами оледенения на Земле и темпом звездообразования в 1.5 кпк вокруг Солнца. Последние данные они получали из анализа параметров рассеянных скоплений и звездных ассоциаций. Корреляция оказалась достаточно хорошей, т.е. подтверждается гипотеза о том, что периоды оледенений могут быть связаны с процессами в нашей космической окрестности.

astro-ph/0405492 Спектральные ограничения на неидентифицированные источники EGRET по данным COMPTEL (Spectral constraints on unidentified EGRET gamma-ray sources from COMPTEL MeV observations)
Authors: S. Zhang et al.
Comments: 9 pages including 4 figures; A&A accepted

EGRET и COMPTEL это два эксперимента на борту CGRO. Оба инструмента наблюдали в гамма-дипазоне, но на немного разных энергиях: EGRET на более высоких.

Существует каталог источников EGRET, большая асть из которых неотождествлены. Причин для этого две. Первая - техническая. У гамма-телескопов очень плохое угловое разрешение, а в квадратике 5 на 5 градусов обычно есть великое множество источников, в том числе потенциально излучающих гамма-кванты. Вторая заключается в том, что источник может быть ярким в гамма, но слабым в других диапазонах.

В этой статье авторы представляют часть результатов по совместному анализу данных EGRET и COMPTEL. Концентрируются они на 22 источниках, для которых экстраполяция потока по данным EGRET дает предсказание для наблюдений на COMPTEL гораздо выше реально наблюдаемых (проще говоря: EGRET их видит, а COMPTEL - нет).

Если из этих источников выкинуть малую часть, обладающую значительной переменностью, то оказывается, что остальные очень ильно концентрируются к центру Галактики. Это в меру неожиданно. Обычно обсуждается два типа кандидатов в источники EGRET: активные ядра галактик и радиопульсары. Но первые не должны показывать никакой "галактической" концентрации (ни к центру, ни к плоскости), а вторые - концентрируются к плоскости Галактики и к Поясу Гулда.

Авторы обсуждают различные гипотезы - миллисекундные пульсары, рентгеновские двойные, одиночные черные дыры и т.д. - но ответа все нет ....

Выпуск 75. 12-19 апреля 2004

astro-ph/0404205 Увидели ли атмосферные черенковские телескопы темную материю? (Have Atmospheric Cerenkov Telescopes Observed Dark Matter?)
Authors: Dan Hooper et al.
Comments: 19 pages, 7 figures

Два атмосферных черенковских телескопа (VERITAS и CANGAROO) независимо зарегистрировали ТэВное гамма-излучение в направлении центра нашей Галактики. В рамках современной понимания физических процессов, протекающих в астрономических объектах, объяснить это излучение не удается (Зам.: по мнению авторов). Авторы статьи считают, что излучение образуется при распаде или аннигиляции массивных частиц небарионной темной материи.

Выпуск 73. 16-31 марта 2004

astro-ph/0403422 Наблюдения ТэВ-ных гамма-лучей от центра Галактики (TeV Gamma-Ray Observations of the Galactic Center)
Authors: K. Kosack, and the VERITAS Collaboration
Comments: 15 pages

По семинарам уже некоторое время ходила информация о том, что на американской наземной гамма-обсерватории VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) получен значимый (но не очень значимый) сигнал от центра Галактики. И вот собственно статья.

После 26-часовой экспозиции (результаты собирались за несколько наблюдений с 1995 по 2003 гг.!) на уровне 3.7 сигма зарегистрирован поток ТэВ-ного излучения от небольшой (15 угловых минут) области, куда попадает и сам центр Галактики Sgr A*.

Результаты обработки позволяют предположить, что светит именно точечный источник. Однако заметим, что все-таки достоверность 3.7 стандартных отклонений - это очень мало. (См. ниже о результате команды CANGAROO-II).

astro-ph/0403503 Комментарий к статье "Странное вещество в качестве космических лучей за пределом Грейзена-Зацепина-Кузьмина" (Comment on ``Strangelets as Cosmic Rays beyond the Greisen-Zatsepin-Cuzmin Cutoff'')
Authors: Shmuel Balberg
Comments: 2 pages, slightly extended version of journal paper

Первая дискуссия началась со статьи Мадсена и Ларсона, в которой они предложили (в некотором смысле следуя линии, начатой известной статьей Виттена 1984 г.), что космические лучи сверхвысоких энергий являются "капельками" (или лучше "страпельками"? - Strangelets) странного вещества.

В своем комментарии Балберг дает оценку, согласно которой, если весь поток космических лучей сверхвысоких энергий объяснять кварковым веществом, то тогда кварковых звезд должно быть столько, что не останется места для обычных нейтронных (адронных) звезд. Дело в том, что в принципе, попав в нормальную звезду, капелька будет довольно быстро превращать ее в кварковую. По мнению Балберга это маловероятно, т.е. неверна посылка о том, что все космические лучи сверхвысоких энергий - это капельки странной материи.

astro-ph/0403515 Ответ на комментарий к "Странное вещество в качестве космических лучей за пределом Грейзена-Зацепина-Кузьмина" (Reply to Comment on Strangelets as Cosmic Rays beyond the Greisen-Zatsepin-Kuzmin Cutoff)
Authors: Jes Madsen
Comments: Phys.Rev.Lett. 92 (2004) 119002

Ответ Мадсена на изложенные выше возражения заключается в том, что капелька странного вещества при столкновении со звездой будет разрушаться (речь идет, конечно, о столкновении с протонами).

Отметим, что Балберг упоминает о том, что механизм разрушения капли плохо известен, а потому, видимо, авторы должны согласиться, что пока просто недостаточно данных для того, чтобы отвергнуть гипотезу Мадсена.

astro-ph/0403517 Ответ на "Обрезания и пеня: комментарий на "Скучивание космических лучей сверхвысоких энергий и их источники"" (Reply to ``Cuts and penalties: comment on he clustering of ultra-high energy cosmic rays and their sources' '')
Authors: N.W. Evans et al.
Comments: 2 pages (revtex4), 4 figures; response to astro-ph/0301336, to appear in Phys. Rev D

Третья статья относится совсем к другой дискуссии. Здесь речь идет о том, какие астрофизические источники могут являться "фабриками" частиц космических лучей сверхвысоких энергий. Важным методом для прояснения этого вопроса являются поиски групп событий, которые могли бы приходить от одного источника. По этому вопросу было довольно много статей (ссылки легко найти уже в этой работе). Как только найдены (если вы в них верите) такие кластеры событий, то можно смотреть какие интересные источники там есть. Эванс с соавторами отстаивают точку зрения о том, что лацертиды не являются источниками. В данной работе они полемизируют со статьей Тинякова и Ткаченко. Будем ждать развития дискуссии :)

astro-ph/0403592 Регистрация суб-ТэВного гамма-излучения от галактического центра на установке CANGAROO-II (Detection of Sub-TeV Gamma-Rays from the Galactic Center Direction by CANGAROO-II)
Authors: K. Tsuchiya, CANGAROO-II collaboration
Comments: 13 pages, 3 figures, aastex.cls, accepted by ApJ Letters

Выше мы написали о регистрации на установке VERITAS ТэВных фотонов от направления на галактический центр, а вот аналогичный результат, полученный командой CANGAROO.

Выпуск 71. 23-29 февраля 2004

обзор astro-ph/0402487 Космические лучи самых высоких энергий (The highest-energy cosmic rays)
Authors: James W. Cronin
Comments: 43 pages, 38 figures

Первую часть обзора составляет педагогическая дискуссия о распространении первичных космических лучей в межзвездной среде и атмосфере Земли. В остальном обзор достаточно типичен: обсуждаются детали двух наиболее крупных экспериментов (AGASA и HiRes) и некоторые расхождения в результатах этих экспериментов в области энергий >10¹⁹ эВ.

astro-ph/0402587 Карта неба в гамма-лучах по данным BATSE (Gamma-Ray All-Sky Imaging with the Burst and Transient Source Experiment)
Authors: S.E. Shaw et al.
Comments: 16 pages, 10 figures

Эксперимент BATSE работал на борту Комптоновской обсерватории (CGRO) с 1991 по 2000 гг. В основном этот эксперимент известен благодаря своему вкладу в изучение гамма-всплесков. Однако по данным многолетних наблюдений можно сделать и другие вещи (отметим, например, важные работы по длительному мониторингу рентгеновских пульсаров). В данной работе представлена карта неба в гамма-лучах по данным BATSE.

Карта построена благодаря тому, что источники иногда затмеваются Землей. После сложной обработки удается "вычленить" вклад отдельных источников, что и видно на рисунке.

Авторы выделили более 20 источников. Среди них Краб, известные аккрецирующие тесные двойные и активные ядра галактик.

Выпуск 70. 16-22 февраля 2004

обзор astro-ph/0402371 Астрофизическое происхождение космических лучей сверхвысоких энергий (Astrophysical Origins of Ultrahigh Energy Cosmic Rays)
Authors: Diego F. Torres, Luis A. Anchordoqui
Comments: 94 pages revtex, 9 .eps figures (higher resolution version of Fig. 7 is available at http://www.angelfire.com/id/dtorres/down3.html). Solicited review article prepared for Reports on Progress in Physics

Большой обзор по космическим лучам сверхвысоких энергий и по астрофизическим моделям для их источников.

Отметим также обзор, посвященный моделям т.н. "колена" в спектре космических лучей: Models of the Knee in the Energy Spectrum of Cosmic Rays.

hep-ph/0402102 Сильное взаимодействие между нейтрино и нуклонами сверхвысоких энергий как решение загадки GZK-обрезания
Authors: Z. Fodor, S.D. Katz, A. Ringwald, H. Tu
Comments: 20 pages, 12 figure

Согласно современным теоретическим представлениям фотоны с энергиями выше 4x10¹⁹ эрг не могут преодолевать космологические расстояния из-за взаимодействия с мягкими фотонами реликтового излучения, и в спектре космических лучей выше этой энергии должен наблюдаться завал (который носит имена Грейсена-Зацепина-Кузьмина). Похоже, однако, что этот завал не наблюдается (в данных разных обсерваторий есть некоторые противоречия).

Авторы данной статьи предлагают новое объяснение - более сильное взаимодействие нейтрино с нуклонами (протонами и нейтронами) на этих энергия.

Выпуск 67. 26-31 января 2004

обзор astro-ph/0401632 Анизотропия космических лучей сверхвысоких энергий (Anisotropies in Ultrahigh Energy Cosmic Rays)
Authors: John Swain
Comments: 20 pages, Invited talk at the 10th Marcel Grossmann Meeting in Rio de Janeiro, 20-26 July 2003

Пока не заработает проект Оже (т.е. пока не будет собрана хорошая богатая статистика по космическим лучам сверхвысоких энергий), а может и дольше, происхождение самых высокоэнергичных частиц, прилетающих на Землю, будет оставаться загадкой. Один из вопросов, который пока не решен, таков: изотропно ли распределены события по небу? Многие исследователи пытались и пытаются найти корреляции космических лучей с различными типами объектов (например, галактиками с высоким темпом звездообразования). В данной работе дается достаточно исчерпывающий обзор по этой проблематике. В статье много формул, но есть и вполне доступные отрывки, т.о. с одной стороны можно разобраться во всех деталях, а с другой, если прочесть "введение" и "заключение", то можно ухватить суть проблемы и современное состояние дел без излишних технических трудностей.

Выпуск 66. 19-26 января 2004

миниобзор hep-ph/0401153 Астрономия нейтрино высоких энергий: возможность для физики элементарных частиц (High-Energy Neutrino Astronomy: Opportunities For Particle Physics)
Authors: Dan Hooper
Comments: 10 pages. Based on review talk given at the 2004 Cracow Epiphany Conference on Astroparticle Physics

В некотором смысле современная физика элементарных частиц находится в состоянии кризиса (застоя), вызванного невозможностью экстенсивного развития: строить новые ускорители, которые на порядки превосходили бы предыдущие по энергии, очень дорого. Поэтому физики все чаще смотрят в небо не только с мольбой о помощи, но и в поисках высокоэнергичных частиц. Помните:"Вселенная - это ускоритель для бедных".

В даннойм обзоре автор рассматривает вопрос о том, что могут дать наблюдения космических нейтрино высоких энергий для исследований расширений Стандартной модели (о стандартной модели см. обозрение Игоря Иванова).

Выпуск 65. 12-19 января 2004

astro-ph/0401150 Последний гамма-всплеск в нашей Галактике? (The last Gamma Ray Burst in our Galaxy? On the observed cosmic ray excess at particle energy 1 EeV)
Authors: Peter L. Biermann et al.
Comments: 12 pages, Accepted for publication in Ap. J. Letters

В спектре космических лучей наблюдается небольшой избыток на энергиях порядка 10¹⁸ эВ в направлении центра Галактики. Авторы разрабатывают интересную идею, что этот избыток связан с последним (т.е. самым недавним) гамма-всплеском, произошедшим в Млечном Пути.

Выпуск 61. 16-30 ноября 2003

обзор astro-ph/0311466 Космические лучи сверхвысоких энергий (Ultra High Energy Cosmic Rays)
Authors: R.J. Protheroe and R.W. Clay
Comments: 44 pages, 17 figures. Invited review, PASA, in press

Еще один неплохой обзор по космическим лучам сверхвысоких энергий. (~10¹⁸ эВ).

physics/0311087 Космические лучи и эволюция земного климата на протяжении последних 4.6 миллиардов лет (Cosmic Rays and the Evolution of Earths Climate During the Last 4.6 Billion Years)
Authors: Henrik Svensmark
Comments: 13 pages, 4 figures, submitted to PRL

Мы уже писали о связи земного климата с космическими лучеами, и даже высказывали мысль о связи флуктуаций потока космических лучей с получающимися в моделях флуктуациями темпа звездообразования в окрестностях Солнца. Вот еще одна работа по той же тематике.

Автор моделирует изменения потока космических лучей на очень большом временном масштабе, и сравнивает полученные результаты с данными по палеоклимату. Отметим, что данные по звездообразованию в окрестностях Солнца использованы в рамках очень простой модели. Более детально автор моделирует эволюцию параметров гелиосферы за счет эволюции Солнца.

Выпуск 54 23-31 августа 2003

astro-ph/0308523 Исследование почти горизонтальных атмосферных ливней на обсерватории "Пьер Оже" (A Study Of Very Inclined Showers In The Pierre Auger Observatory)
Authors: M. Ave, for The Pierre Auger Collaboration
Comments: 4 pages, 2 figures

Среди атмосферных ливней, зарегистрированных в ходе нескольких успешных запусков инженерной сети атмосферной черенковской обсерватории "Пьер Оже", проводившиеся с 2001 года, было одно событие с очень большим наклоном (зенитный угол >70^o). Оно произошло в ноябре 2002 года. Авторы использовали несколько алгоритмов для обработки этого события. Вывод - обсерватория "Пьер Оже" в полной конфигурации будет с высокой достоверностью регистрировать подобные события, что существенно расширяет ее "поле зрения" и увеличивает ожидаемую частоту доступных ей событий.

Выпуск 52. 01-09 августа 2003

обзор astro-ph/0308069 Гамма-источники на высоких широтах (Gamma-ray sources at high latitudes)
Authors: Diego F. Torres
Comments: 36 pages, 7 figures. Chapter prepared for the book "Cosmic Gamma-ray Sources", edited by K.S. Cheng and G.E. Romero, to be published by Kluwer Academic Press

Речь идет о высоких галактических широтах, т.е. об областях неба вне плоскости Млечного Пути. Вдали от диска нашей Галактики гамма-истояниками могут быть как внегалактические объекты, так и что-то, населяющее гало Галактики, например, молекулярные облака. Автор рассматривает все эти варианты, а также дает подробное описание имеющихся данных (в первую очередь с прибора EGRET).

Выпуск 51. 21-31 июля 2003

astro-ph/0307452 Результаты H.E.S.S. для 28-й Международной конференции по космическим лучам (H.E.S.S. contributions to the 28th International Cosmic Ray Conference)
Authors: H.E.S.S. collaboration
Comments: 60 pages, 47 figures, a high resolution version will be obtainable at http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/HESS.html, Proceedings of the 28th ICRC, Tsukuba, Japan. Please select the pdf for a higher quality on the display

Последовав примеру других участников, коллаборация H.E.S.S. объединила четырехстраничные статьи о своей работе для материалов 28-й международной конференции по космическим лучам в один блок, который и предлагается вашему вниманию.

Выпуск 50. 8-18 июля 2003

astro-ph/0307334 Результаты HEGRA на 28-й международной конференции по космическим лучам (HEGRA Contributions to the 28th International Cosmic Ray Conference)
Authors: HEGRA Collaboration
Comments: 56 pages, 25 figures. Individual contributions appear in the Proc. of the 28th International Cosmic Ray Conference (see http://www-rccn.icrr.u-tokyo.ac.jp/icrc2003/proceedings_pdf.html)

Участники коллаборации HEGRA (High Energy Gamma Ray Astronomy) не стали размениваться на мелочи и объединили тринадцать отдельных коротких заметок в один большой материал. Описываются результаты наблюдений M87, M31, H1426+428, Mkn421, 1ES1959+650, SN1006, множества активных ядер галактик, а также просто результаты обзоров неба. Для большинства источников получены только верхние пределы, но есть и положительные результаты, т.е. некоторые источники удается увидеть в жестком диапазоне. Особенно рекомендуем прочесть обзорную заметку (страницы с 9 по 12), где сведены основные результаты и дан список зарегистрированных источников.

Выпуск 48. 23-30 июня 2003

astro-ph/0306477 К разрешению парадокса раннего тусклого Солнца: меньший поток космических лучей из-за более сильного солнечного ветра (Towards a Solution to the Early Faint Sun Paradox: A Lower Cosmic Ray Flux from a Stronger Solar Wind)
Authors: Nir J. Shaviv
Comments: 9 pages, 3 figures, submitted to JGR

Стандартные солнечные модели указывают на то, что в течение последних 4.5 миллиардов лет светимость Солнца возрастала. Общий прирост - 30 процентов. Если и в самом деле 4.5 миллиарда лет назад Солнце было таким тусклым, то бОльшая часть Земли была покрыта льдом. Тем не менее, геологические данные указывают на существование тогда жидкой воды. Имеем парадокс!

Нир Шавив (о работах которого по космическим лучам и климату мы уже писали в одном из первых выпусков) предлагает такое решение. Молодое Солнце имело более сильный ветер. Этот поток частиц более эффективно останавливал космические лучи. Т.о. поток космических лучей, попадающий на Землю, был слабее. Как известно, космические лучи играют довольно важную климатообразующую роль. Собирая вместе все эти идеи и добавляя вариации галактического потока космических лучей (см. его более раннюю статью), Нир объясняет, как при тусклом Солнце на Земле могла существовать жидкая вода.

astro-ph/0306462 Пульсар PSR B0656+14, ... и происхождение "колена" в спектре космических лучей (Pulsar PSR B0656+14, the Monogem Ring, and the Origin of the nee' in the Primary Cosmic Ray Spectrum)
Authors: S. E. Thorsett et al.
Comments: 4 pages, to appear in the Astrophys. J. Lett. Full size color figure can be found at http://www.thorsett.org/research

Есть такая загадка - "колено" в спектре космических лучей (см. рисунок ниже, вообще же на конференциях спектр космических лучей любят накладывать на картинку типа этой).

Мы писали и гипотезе "единственного источника", когда излом в спектре объясняется не какой-то вселенской особенностью, а просто связывается с близких (десятки-сотни парсек) недавним (10 000 лет) взрывом сверхновой. Остаток этой сверхновой и будет давать весь эффект.

В данной статье авторы предлагают кандидата: это Monogem Ring - близкий остаток сверхновой. По всей видимости, после взрыва осталась нейтронная звезда, которую мы видим как пульсар PSR B0656+14.

Выпуск 47. 16-21 июня 2003

Три статьи по проекту GRAND

astro-ph/0306363 Изучения события 15 апреля 2001 г. на установке GRAND (A Study of the Ground Level Event of April 15, 2001 with GRAND)
Authors: C. D'Andrea, J. Poirier
Comments: To be presented at the XXVIII International Cosmic Ray Conference, Tsukuba, Japan

astro-ph/0306370 Поиск совпадений суб-ТэВных гамма-лучей с гамма-всплесками BATSE (Search for Sub-TeV Gamma Rays Coincident with BATSE Gamma Ray Bursts)
Authors: J. Poirier et al.

astro-ph/0306371 Система проволочных пропорциональных камер: состояние установки GRAND (A Proportional Wire Chamber Array: GRAND's Status)
Authors: J. Poirier et al.

Начинать читать лучше именно с третьей статьи (astro-ph/0306371), в которой собственно описан эксперимент. GRAND - это небольшая установка из 64 станций по восемь камер каждая, размещенных на площади 100 на 100 метров. Эксперимент работает с 1996 г. Основным достоинством, по мнению создателей установки, является хорошее (для данного диапазона) угловое разрешение, достигаемое благодаря проволочным камерам (за разработку этих устройств в 1992 г. Шарпак получил Нобелевскую премию). Собственно, ничего выдающегося в самой установке нет. Просто, на наш взгляд, она является показательным примером небольших недорогих экспериментов, которых существует достаточно много. (Полная стоимость, указанная на странице проекта, порядка миллиона долларов. Сейчас проект ищет частное спонсорство, потеряв поддержку Национального Научного Фонда. Основные текущие расходы на поддержку установки, составляющие около 200 долларов в неделю, связаны с использованием аргона.) В первых двух статьях приводятся примеры, что может давать такая установка (кроме студенческого практикума).

В первой статье описана регистрация мюонного события, связанного с солнечной вспышкой 15 апреля 2001 г.

Во второй - описывается поиск совпадений событий, зарегистрированных GRANDом, с гамма-всплесками BATSE. Ни одного совпадения не обнаружено (самый сильный кандидат - на уровне 2.7 сигма).

Повторимся, ничего выдающегося в этих достижениях нет. Но, возможно, кому-то будет интересно почитать про работу небольших установок в США.

astro-ph/0306344 Изучение гравитации на ТэВном масштабе по широким атмосферным ливням (Probing TeV gravity with extensive air-showers)
Authors: Maximo Ave, Eun-Joo Ahn, Marco Cavaglia, Angela V. Olinto
Comments: 4 pages. To be published in the Proceedings of the 28th International Cosmic Ray Conference

Многие наверное помнят дискуссии по поводу возможности создания микроскопических (и даже менее того, и слова-то подходящего нет) черных дыр на ускорителях. В природе это постоянно происходит само собой (имеются ввиду столкновения очень энергичных частиц) благодаря существованию космических лучей соответствующих энергий. Вопрос в том, какова она - "соответствующая энергия". Если это планковский масштаб, то забудьте и про ускорители, и про космические лучи. Но в современных многомерных теориях масштаб оказывается куда как меньше планковского: речь идет всего лишь о ТэВах. Такие лучи мы видим, точнее видим т.н. широкие атмосферные ливни (ШАЛы), порождаемые этими частицами.

Авторы обсуждают, как можно попытаться увидеть (или закрыть) эффекты, связанные с распадом объектов, образующихся при взаимодействии космических лучей сверхвысоких энергий с частицами в атмосфере Земли. Например, если образуется очень маленькая черная дыра, то она будет тут же "испаряться", и, соответственно, мы будем видеть продукты этого "испарения". Оказывается, что несмотря на всю экзотику отличить распад экзотического объекта от обычных реакций не так-то и просто. Но можно. Авторы показывают, какие особенности будут "выдавать" распад гравитационных объектов. Правда, в этой короткой заметке они не обсуждают, на каких установках можно провести решающие наблюдения...

Обсуждая связь экзотической фундаментальной физики и астрономии высоких энергий, отметим, что наблюдения частиц высоких энергий потенциально могут давать важную информацию об очень многих фундаментальных процессах на больших энергетических масштабах. В частности, есть важные астрономические пределы на возможное нарушение лоренц-инвариантности. Но лабораторные физики тоже не отстают: см. статью "Tests of Lorentz Invariance Using a Microwave Resonator: An Update".

Выпуск 45. 26-31 мая 2003

обзор astro-ph/0305542 Результаты DAMA (DAMA results)
Authors: R. Bernabei et al.
Comments: 21 pages, Contributed paper to X International Workshop on "Neutrino Telescopes", Venice 2003, ROM2F/2003/9

DAMA - подземная обсерватория в Gran Sasso (Италия). Она включает в себя несколько детекторов, которые в частности призваны зарегистрировать частицы темной материи. Дается обзор всех экспериментов обсерватории. Описываются полученные на данный момент результаты (включая спорное обнаружение годичной модуляции, что было интерпретировано как открытие темной материи в лаборатории!). Обсуждаются дальнейшие планы.

astro-ph/0305523 Взрыв Калуцы-Клейна - новый механизм генерации космических лучей сверхвысоких энергий (Kaluza-Klein Burst: a New Mechanism for Generating Ultrahigh-Energy Cosmic Rays)
Authors: Je-An Gu
Comments: 12 pages, 2 figures, LaTeX

Согласно теории Калуцы-Клейна наше пространство-время кроме четырех известных измерений имеет еще одно (по крайней мере) замкнутое измерение, радиус которого много меньше обычных бытовых масштабов, но много больше планковского. Частицы получают возможность двигаться в новом направлении, но для этого они должны обладать большой энергией - де-Броелевская длина волны должна целое число раз уложиться по окружности замкнутого измерения. В результате любая частица (в том числе маломассивная или безмассовая) порождает так называемую "башню Калуцы-Клейна" - семейство частиц, соответствующих разным уровням возбуждения по замкнутому измерению. Все частицы "башни" кроме первой - очень тяжелые. Возникновение "башни" - чисто геометрический эффект - он действует на любые частицы не зависимо от их свойств.

Отобрать энергию у тяжелых частиц "башни" можно, например, столкнув две такие частицы. В результате такого столкновения возникают две частицы космических лучей со сверхвысокой энергией. Равномерное распределение КК-частиц в пространстве делает их столкновения крайне редкими, однако если они сконцентрированы в компактных объектах (звездах, релятивистских звездах, MACHO и т.д.) или образуют собственные скопления (связанные состояния KK-частиц), то рассматриваемый механизм генерации высокоэнергичных частиц становится более реальным.

Выпуск 43. 12-16 мая 2003

astro-ph/0305158 Поиск анизотропии в распределении космических лучей сверхвысоких энергий (Full-Sky Search for Ultra High Energy Cosmic Ray Anisotropies)
Authors: Luis A. Anchordoqui et al.
Comments: 5 pages, To be published in the Proceedings of the 28th International Cosmic Ray Conference, http://www.icrr.u-tokyo.ac.jp/icrc2003/

Происхождение космических лучей сверхвысоких энергий остается загадкой. Ситуация немного похожа на ту, что была с космическими гамма-всплесками до спутника BeppoSAX. И точно также разные авторы пытаются исследовать проблему распределения наблюдаемых событий на небе.

На нижнем рисунке показано распределение на небе 99 событий: 49 от установки SUGAR, работавшей в Австралии с января 1968 г. по февраль 1979, и 50 от японской установки AGASA, работающей с апреля 1990 г. по настоящее время (использованы данные до мая 2000 г.). Никакой анизтропии глазом не видно. Детальный анализ (см. верхний рисунок) подтверждает такой вывод. На верхнем рисунке показано распределение интенсивности космических лучей с энергиями выше 10^19.6 эВ в экваториальных координатах. Все хорошо согласуется со случайным распределением.

Этой же тематике посвящена короткая заметка К.Хойвата и др. (astro-ph/0305206) "Численный анализ достоверности анизотропии космических лучей".

Выпуск 42. 1-9 мая 2003

astro-ph/0305053 Энергетический спектр космических лучей выше 10¹⁵ эВ, полученный по измерениям черенковского излучения в Якутске (The energy spectrum of cosmic rays above 10^15 eV as derived from air Cherenkov light measurements in Yakutsk)
Authors: A.A. Ivanov, S.P. Knurenko, I.Ye. Sleptsov
Comments: 11 pages, 5 figures, submitted to Nuclear Physics B (Proceedings Supplements)

Приятно сознавать, что у нас в стране получают хорошие экспериментальные результаты. Более того, оборудование обновляется и совершенствуется.

Хорошо известна проблема с космическими лучами сверхвысоких энергий. Обычно упоминают два эксперимента в этой области: AGASA и HiRes. Кроме них космические лучи самых-самых больших энергий видит еще и Якутский эксперимент.

В статье описывается измерение спектра космических лучей на энергиях выше 10¹⁵ эВ. Результаты сравниваются с полученными другими экспериментами (Akeno, AGASA и HiRes). На энергиях ниже примерно 10¹⁹ эВ эксперименты дают похожие результаты. На более высоких энергиях появляются различия (якутские результаты лежат, кстати, еще выше AGASA), но здесь велики неопределенности. Причем неопределенности как статистические (мало событий), так и систематические. Как неоднократно отмечали разные авторы, только эксперимент нового поколения (Оже - Auger) сможет дать необходимые данные для решения загадки космических лучей сверхвысоких энергий.

Выпуск 41. 25-30 апреля 2003

миниобзор astro-ph/0304527 Проверка квантовой гравитации и больших дополнительных измерений по гамма-наблюдениям (Tests of Quantum Gravity and Large Extra Dimensions Models Using High Energy Gamma Ray Observations)
Authors: F.W. Stecker
Comments: 15 pages, Invited paper presented at the 2nd Veritas Symp. on the TeV Astrophysics of Extragalactic Sources, Chicago, Il, April, 2003. To be published in the Proceedings

Проверять многие теории в лабораториях очень трудно. Поэтому стремятся найти "естественные" (природные) лаборатории. Как правило здесь на помощь приходит астрономия.

Построение теории квантовой гравитации - одна из основных целей современной фундаментальной физики. Все более-менее разумные попытки сделать это включают дополнительные измерения. Иногда эти дополнительные измерения имеют малый размер, иногда - большой.

Достаточно давно обсуждается возможность проверки теорий квантовой гравитации по наблюдениям космических лучей (подразумеваем здесь под этим протоны и ядра) и гамма-квантов высоких энергий. Оба этих направления сейчас активно развиваются, и мы не раз об этом писали (см. архивы). В данном обзоре речь идет о наблюдениях гамма-квантов на наземных установках (о различных экспериментах см. список). Основной метод заключается и поиске нарушения Лоренц-инвариантности. При этом скорость распространений фотонов разной энергии будет различной. Соответственно, если был узкий (по времени) всплеск, содержащий фотоны разных частот, то по мере распространения импульс будет уширяться (можно сказать "за счет взаимодействия с вакуумом"). Современные данные позволяют поставить достаточно жесткие пределы на такое уширение, чтобы это было интересно с точки зрения проверки предсказания теорий. Разумеется, новые эксперименты дают более жесткие пределы (связано это в первую очередь с увеличением размера зеркала, что позволяет набирать более хорошую статистику).

Можно также порекомендовать статью Бланк и др., где достаточно подробно разобрано, как наблюдения на наземных гамма-телескопах могут давать ограничения на параметры новых теорий. Кроме того, см. совсем свежую работу New constraints on space-time Planck scale fluctuations from established high energy astronomy observations.

Выпуск 40. 20-25 апреля 2003

миниобзор astro-ph/0304336 Состояние дел в астрономии очень высоких энергий (The Status of Very High Energy Astronomy)
Authors: Rene A. Ong
Comments: 15 pages, 7 figures

Обзор он и есть обзор, однако тут речь идет об относительно малопопуляризованном, но активно развиваемом разделе наблюдательной астрономии - наземных телескопах, наблюдающих гамма-излучение (энергии порядка 10 ГэВ и выше). Конечно, напрямую такой квант здесь, на поверхности Земли, не поймаешь. Регистрируют оптическую вспышку, возникшую после проникновения жесткого гамма-кванта в атмосферу.

Сейчас в этой области работает множество экспериментов, и много новых инструментов находится в разной стадии создания (смотри список здесь) Они дают довольно интересные результаты. В гамма-диапазоне зарегистрированы активные ядра галактик, остатки сверхновых (и, по всей видимости, нейтронные звезды в них).

Кроме наземных планируются и очень интересные космические проекты. EUSO - телескоп, который смотрит вниз!!! Почитайте - не пожалеете.

Выпуск 38. 12-18 апреля 2003

миниобзор astro-ph/0304206 Теоретические аспекты космических лучей сверхвысоких энергий (Theoretical Aspects of Ultra-High Energy Cosmic Rays)
Authors: Pasquale Blasi
Comments: 10 pages, Invited Review Talk at the XXI Texas Symposium, December 2002, Florence, Italy

Небольшой обзор по космическим лучам сверхвысоких энергий. Кратко описаны все основные проблемы и гипотезы. Обсуждаются различные возможные источники частиц столь высоких энергий: и астрофизические (нейтронные звезды, гамма-всплески, активные ядра галактик), и космомикрофизические (различные виды элементарных частиц и объектов). Кратко затрагивается вопрос о расхождении данных экспериментов HiRes и AGASA (список экспериментов см. здесь) Основной вывод в том, что пока статистика мала, и надо ждать новых больших экспериментов (AUGER, EUSO), которые должны дать достаточные данные для решения загадки космических лучей сверхвысоких энергий.

Выпуск 38. 01-11 апреля 2003

astro-ph/0304192 Поиск дробных зарядов в космических лучах на Ams (Search for Fractional Charges in Cosmic Rays with Ams)
Authors: Cristina Sbarra et al.
Commets: 6 pages, 7 figures, Contributed Paper presented at the 18th European Cosmic Rays Symposium, Moscow, 2002

Предварительные результаты обработки данных по поиску дробных зарядов во время миссии AMS-01 в июне 1998 г. Конечно же, есть только верхний предел ....