“Pipette” birth mechanism of galaxy cosmic rays and the problem of fractures in their spectrum

Abstract

Cosmic rays with energies, E ≤ 10⁸ eV, are bearing at the Solar and named Solar rays. More energetic ones are named galaxy cosmic rays (GCR) and their origin is unknown though there are some hypothesizes. The “shock wave” hypothesis about GCR acceleration in magneto-active plasmas by the front of the shock waves, arising due to the Supernew stars explosions, is the most popular one [1]. One more the “pinch mechanism” of GCR acceleration in cylindrical pinches of cosmic plasma was suggested and studied in our previous works [2-7]: the perturbations of necks type spontaneously arise and grow due to flutter instabilities in plasma pinches shrinking by magnetic fields of pinches surface currents. In the present work on the ground of the “pinch model” the formula for GCR intensity, very consistent with observations (Fig.1), is derived and probable reasons of fractures arising in GCR spectrum (Fig.2) are discussed.

Космічні промені з енергіями E ≤ 10⁸ eV народжуються на Сонці і називаються сонячними променями. Більш енергійні промені називаються галактичними космічними променями (ГКП), і їхня природа невідома, хоча мається кілька гіпотез. “Ударно-хвильова гіпотеза” про прискорення ГКП у магнітоактивній плазмі фронтами ударних хвиль, що виникають унаслідок вибухів наднових зірок, є найбільш популярною [1]. Ще один – “пінчевий механізм” прискорення ГКЛ у циліндричних пінчах космічної плазми був запропонований і досліджений у наших роботах [2-7]: збурювання типу перетяжок спонтанно виникають і наростають за рахунок жолобкових нестійкостей, що розвиваються в плазмових пінчах, стиснутих магнітними полями, народжуваними поверхневими струмами пінчів. На основі моделі стисливого пінча отримана формула інтенсивності ГКП, що добре погоджується зі спостереженнями (Мал.1), і обговорюються можливі причини появи зламів у спектрі ГКП (Мал.2).

Космические лучи с энергиями E ≤ 10⁸ eV рождаются на Солнце и называются солнечными лучами. Более энергичные лучи называются галактическими космическими лучами (ГКЛ), и их природа неизвестна, хотя имеется несколько гипотез. “Ударно-волновая гипотеза” об ускорении ГКЛ в магнитоактивной плазме фронтами ударных волн, возникающих вследствие взрывов сверхновых звёзд, является наиболее популярной [1]. Еще один – “пинчевый механизм” ускорения ГКЛ в цилиндрических пинчах космической плазмы был предложен и исследован в наших работах [2-7]: возмущения типа перетяжек спонтанно возникают и нарастают за счет желобковых неустойчивостей, развивающихся в плазменных пинчах, сжимаемых магнитными полями, рождаемыми поверхностными токами пинчей. На основе модели сжимаемого пинча получена формула интенсивности ГКЛ, хорошо согласующаяся с наблюдениями (Рис.1), и обсуждаются возможные причины появления изломов в спектре ГКЛ (Рис.2).