Часть быстрых частиц покидает туманность и может получить дальнейшее ускорение при движении в магнитном поле Галактики или при прохождении через атмосферы магнито-переменных звезд, о которых мы уже упоминали. Сейчас высказывается предположение, что частицы с наибольшими энергиями (1018 эв) ускоряются в межгалактическом пространстве. Известную долю в космическом излучении, которое достигает атмосферы Земли, составляет корпускулярное излучение Солнца, особенно в период интенсивного протекания ядерных процессов на его поверхности. Мы приводили данные, показывающие, что во время вспышек на Солнце интенсивность космических лучей на Земле значительно увеличивается.
Рассмотрим теперь вопрос о том, изменяется ли химический состав космических лучей во время их «путешествия» в галактическом пространстве. В настоящее время с помощью гигантских установок удается ускорять протоны до энергий, близких к средней энергии космических лучей. Получены сведения о характере ядерных реакций, протекающих при взаимодействии протонов таких энергий с атомами различных химических элементов. По существу в лабораторных условиях мы моделируем ядерные процессы, которые протекают при взаимодействии космических лучей с атомами межзвездного газа, пыли, туманностей, метеоритов и планет.
При высокой энергии бомбардирующих частиц, свыше 100 Мэв, возможны качественно новые ядерные процессы. Сущность их заключается в том, что налетающая на ядро очень быстрая частица возбуждает его до высоких энергий, при которых ядро как бы «закипает». Из «кипящего» ядра вылетает большое число вторичных частиц — протонов, нейтронов, дейтронов и альфа-частиц. Благодаря этому остается ядро со значительно меньшими значениями А и Ζ по сравнению с исходным. Чем больше энергия бомбардирующих частиц, тем больше вылетает вторичных частиц из ядра и тем легче его остаток. Обнаружены случаи, когда — ядра, облучаемые протонами космических лучей, пол-! ностью разлетаются в виде вторичных частиц.
Полученные в опытах на гигантских ускорителях сведения о характере и вероятности описанных выше процессов дают возможность понять природу взаимодействия космических лучей с атомами элементов всех космических тел, которые встречаются на их пути при «блуждании» в мировом пространстве. Двигаясь по искривленным и запутанным траекториям, частицы космических лучей проходят большие расстояния. Хотя плотность межзвездного газа и пыли в общем невелика, но при длительном движении в них появляется заметная вероятность столкновения частиц космических лучей с ядрами межзвездного вещества. При столкновении с ядрами водорода, которые имеют наибольшую распространенность в этом веществе, образуются в основном пи-мезоны, а более тяжелые ядра расщепляются с образованием ядер самых легких элементов — лития, бериллия и бора. Поэтому становятся понятными аномально высокие содержания этих элементов, наблюдаемые в космических лучах. Мы уже указывали, что литий, бериллий и бор почти полностью выгорают в термоядерных реакциях, протекающих в недрах звезд. Вследствие этого в конце активной жизни звезды содержание этих элементов в ее веществе очень мало.
Следовательно, во время блуждания космических лучей в межгалактическом пространстве их химический состав меняется. Постепенно увеличивается — содержание изотопов легких элементов за счет расщепления более тяжелых.
2. Образование туманностей и ход их эволюции
Известно, что после вспышек Сверхновых звезд образуются туманности, подобные Крабовидной. Из? химический состав вначале должен соответствовать составу того вещества, которое выбрасывается при вспышке, т. е. в них должны содержаться все тяжелые элементы. Содержание же водорода зависит от его количества в оболочке красного гиганта. Имеются данные, которые показывают, что в оболочках некоторых звезд такого типа еще много водорода, поэтому при их взрыве выделяется огромное количество энергии, соответствующее взрыву Сверхновых типа II. Примером такой звезды является Новая Тихо Браге 1572, вспыхнувшая в Кассиопее. По величине светимости она соперничала с Венерой, и ее можно было наблюдать в течение 11 месяцев. Мощный взрыв приводит к тому, что почти все вещество подобной звезды разбрасывается в космическое пространство в виде газа. Одним из доказательств такого предположения служит уже отмеченный нами факт: до сих пор даже с помощью самых мощных телескопов не удалось обнаружить туманность на том месте, где вспыхнула звезда Новая Тихо Браге. Наблюдается только мощное радиоизлучение.