http://www.astronet.ru/db/msg/1210260 Это "Горячие ВН"

Синхротронное излучение-впервые наблюдалось в ускорителях электронов - синхротронах. Магн. поле искривляет траекторию движения электронов ), и возникающее при этом ускорение явл. причиной эл.-магн. излучения. Этот механизм часто использкется для объяснения радио-, оптич. и рентг. излучений самых различных космич. источников. Аналогичное излучение нерелятивистских частиц (см. Циклотронное излучение) происходит на осн. гиромагнитной частоте vc=qH/(2пmc)и ее первых гармониках (q и m - заряд и масса покоя частицы).Излучение заряженных релятивистских частиц, т.е. частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, обладает рядом существенных отличий от излучения медленных частиц. Из-за эффекта Доплера частота света, излучаемого быстродвижущейся частицей в направлении своего движения, сильно повышается, интенсивность излучения на высоких гармониках возрастает. У релятивистских частиц с энергией E>>mc(2)излучение в области высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости в узком конусе с углом раствора ф~mc(2)/E.Движущийся в магнитном поле, рейлятивисткий электрон описывает или окружность или спираль.Частота вращения его в магн. поле H есть :vн=eH/4пmc*mc(2)/E=ecH/2пЕ.В данном случае Н подразумевает компоненту поля, перпендикулярную вектору скорости частицы. Узкий конус, в пределах к-рого заключено излучение электрона, поворачивается вместе с поворотом вектора мгновеной скорости электрона.Это означает, что наблюдатель, находящийся в плоскости орбиты электрона, видит вспышки излучения в те моменты времени, когда скорость электрона направлена на него. Вспышки следуют через промежутки времени 2пЕ/есН, а длительность каждой вспышки :~(2mc/eH)*(m с(2)/Е)(2).Т.к.частота повторения вспышек достаточно велика, наблюдатель практически видит непрерывное излучение. Макс. мощность С.и. одного электрона в единичном интервале частот ок. частоты vm и в единичном телесном угле равна:Pv=1,7*10(23)Н (эрг/с*ср Гц)где H выражено в Э. На меньших частотах излучение уменьшается как v(1/3), а на больших уменьшается экспоненциально ~v(1/2).Важными особенностями обладает поляризация С.и. Для наблюдателя, находящегося точно в плоскости орбиты электрона, излучение поляризовано линейно с электрич. вектором, лежащим в плоскости орбиты. На нек-ром угловом расстоянии от этой плоскости поляризация эллиптическая, причем разных знаков по обе стороны от плоскостию Кроме того, интенсивность эллиптически поляризованного излучения незначительна. При усреднении излучения системы электронов остается лишь линейная поляризация. Иными словами, система релятивистских электронов, находящаяся в однородном магн. поле, дает линейно поляризованное С.и. с электрич. вектором, перпендкулярным магнитному полю. Если бы у всех Э была примерно одинаковая энергия, то спектр излучения этой системы имел бы максимум на частоте vm=eH/4пmc*mc/(mc(2)/E)(2)=1,4*10(6)H(mc(2)/E)(2)( Гц)В космич. условиях релятивистские электроны имеют различную энергию. Чаще всего распределение электронов по энергиям аппроксимируют степенной ф-цией, т.е. число электронов N в ед. объма с энергией от E до дельта Е: N(E) deltaE=K/E(y)*(mc(2))(-y)* delta E,де К и у-постоянные.С.и. ед. объма в единичном телесном угле и в единичном интервале частот (т.н. коэфф. излучения) определяется соотношением:jv=a(y)e(3)H/mc(2)*(3eEH/4пm(3)c(5))((y-1)/2)*K(эрг/ссм(2 )срГц), где а(у),зависящий от у ,численный коэфф., близкий к 0,1-0,2при 1,5<y<5....Величинаy-1)/2=а наз. спектральным индексом С.и. Если концентрация релятивистских электронов не слишком велика, то интенсивность излучения определяется по ф-ле Iv=jvl, где lразмер области излучения. При большой концентрации электронов необходимо учитывать и самопоглощение ими С.и. Отношение коэфф. излучения jv к коэфф. поглощения н(v)=b(y)(4пmc(3)v(5)/3eH)(1/2)где численный коэфф.b(y)меняется от 0,7 до 0,1 при 1,5<y<5Приведенные выше соотношения справедливы, если излучающие электроны находятся в вакууме. В достаточно плотной плазме характер излучения меняется: уменьшается направленность излучения и резко падает его интенсивность. Это приводит к "завалу" спектра излучения на частотах, меньших :7ecne/H, где ne-концентрация электронов плазмы. Зато здесь появляется возможность синхротронного мазерного излучения.С.и. в радиодиапазоне часто наз. нтепловым, поскольку его спектр сильно отличается от спектра теплового излучения. Спектр С.и. нельзя характеризовать одним значением темп-ры, как в случае теплового излучения. Если концентрация релятивистских электронов настолько велика, что самопоглощение ими С.и. становится существенным, спектр С.и. можно охарактеризовать с помощью зависящей от частоты эффективной темп-ры Tэ, к-рая в энергетич. единицах равна: kTэ(v)~mc(2)(4пmc v(5)/eH)(1/2)

В общих чертах природа процесса ускорения частиц до ~10(21)эВ известна: в неионизированном газе( обычном газе) перераспределение энергии между частицами происходит за счёт их столкновений между собой. В разреженной космич. плазме столкновения между заряженными частицами играют очень малую роль, а изменение энергии (ускорение или замедление) отдельной частицы обусловлено её взаимодействием с эл.-магн. полями, возникающими при движении всех окружающих её частиц плазмы. В обычных условиях число частиц с энергией, заметно превышающей ср. энергию теплового движения частиц плазмы, ничтожно мало. Поэтому ускорение частиц должно начинаться практически от тепловых энергий. В космич. плазме (электрически нейтральной) не могут существовать сколько-нибудь значительные электростатич. поля, к-рые могли бы ускорять заряженные частицы за счёт разности потенциалов между точками поля. Однако в плазме могут возникать электрич. поля импульсного или индукционного характера. Импульсные электрич. поля появляются,ну, напр., при разрыве нейтрального токового слоя, возникающего в области coприкосновения магн. полей противоположной полярности. Индукционное электрич. поле появляется при увеличении напряжённости магн. поля со временем (бетатронный эффект). Кроме импульсных полей начальная стадия ускорения может быть обусловлена взаимодействием ускоряемых частиц с электрическими полями плазменных волн в областях с интенсивным турбулентным движением плазмы. В отличие от регулярного ускорения импульсными и индукционными электрич. полями, ускорение плазменными волнами имеет статистич. характер. В турбулентной плазме имеется большое количество волн с разными фазовыми скоростями. Для частиц со скоростями v>vт(vт тепловая скорость электронов) всегда находится достаточное число волн, с к-рыми они усиленно взаимодействуют (частица медленно движется относительно "вершины" волны и отражается от неё). Эффективная темп-ра плазменных волн на много порядков больше, чем темп-ра частиц плазмы. Поэтому стремление к равномерному распределению темп-ры (энергии) между волнами и взаимодействующими с ними быстрыми частицами приводит к значит. ускорению последних. Этот механизм аналогичен известному статистич. механизму Ферми, но здесь он определяется условиями плазменной турбулентности. В космосе, по-видимому, существует иерархия ускорительных механизмов, к-рые работают в различных комбинациях или в различной последовательности в зависимости от конкретных условий в области ускорения. Ускорение импульсным электрич. полем или плазменной турбулентностью способствует последующему ускорению индукционным (бетатронным) механизмом или мeханизмом Ферми. Нек-рые особенности процесса ускорения частиц в космосе связаны с поведением плазмы в магн. поле. Космич. магн. поля существуют в больших объёмах пространства. Частица с зарядом Ze и импульсом p движется в магн. поле H по искривлённой траектории с мгновенным радиусом кривизны p=cp(300H*Ze*c*sinQ)=R/300H*c*sinQ где R=cp/Ze - магн. жёсткость частиц (измеряется в вольтах),Q - питч-угол частицы. Если поле мало изменяется на расстояниях, сравнимых с величиной p,тогда траектория частицы имеет вид винтовой линии, навивающейся на силовую линию магн. поля. При этом силовые линии поля как бы прикреплены к плазме (вморожены в плазму) - смещение любого участка плазмы вызывает соответствующее смещение и деформацию силовых линий магн. поля, и наоборот. Если в плазме возбуждены достаточно интенсивные движения (такая ситуация возникает, напр., в результате взрыва сверхновой), то имеется много таких беспорядочно движущихся участков плазмы. Для наглядности их удобно рассматривать как отдельные плазменные облака, движущиеся друг относительно друга с большими скоростями. Осн. масса частиц плазмы удерживается в облаках и движется вместе с ними. Однако небольшое число частиц высокой энергии, для к-рых радиус кривизны траектории в магн. поле плазмы сравним с размером облака или превышает его, попадая в облако, не остаётся в нём. Эти частицы лишь отклоняются магн. полем облака, происходит как бы столкновение частицы с облаком в целом и рассеяние частиц на нём .В таких условиях частица эффективно обменивается энергией сразу со всем облаком. Но кинетич. энергия облака очень велика и в принципе энергия ускоряемой т.о. частицы может расти неограниченно, пока частица не покинет область с интенсивными движениями плазмы. Такова суть статистич. механизма ускорения, предложенного Э. Ферми в 1949 г. Аналогично происходит ускорение частиц при их взаимодействии с мощными ударными волнами (напр., в межпланетном пространстве), в частности при сближении двух ударных волн, образующих отражающие магн. "зеркала" (или "стенки") для ускоряемых частиц. Все механизмы ускорения приводят к спектру К. л., в к-ром с ростом энергии число частиц убывает. На этом сходство механизмов кончается. Если это импульсное электр.поле поля Е скорость приращения жёсткости R определяется соотношением dR/dt=cE, т.е. не зависит от первоначальной магн. жёсткости частиц. При этом ускоряются все частицы в области действия поля E, их состав будет отражать состав исходной плазмы, а спектр иметь вид D(R) ~ exp-(R/R0), где R0 - характеристическая жёсткость спектра. При ускорении плазменными волнами могут ускоряться частицы с энергией лишь в неск. раз больше тепловой. Число таких частиц не слишком мало, но условия ускорения будут существенно зависеть от сорта частиц, что должно вести к сильному изменению их состава по сравнению с составом исходной плазмы. Спектр ускоренных протонов, однако, и в этом случае может быть ~ exp-(R/R0). Бетатронный механизм, в основе к-рого лежит сохранение адиабатич. инварианта движения частицы p(2)sinQ/H=const даёт степенной спектрD(R)~R(-y) и не избирателен по отношению к сорту частиц, но его эффективность пропорциональна магн. жёсткости частицы (dR/dt ~ R), т.е. для его действия необходимо предварительное ускорение (инжекция). Механизм ускорения Ферми даёт степенной энергетич. спектр D(epsilon k)~epsilon(Ek)(-y) однако он избирателен по отношению к сорту частиц. Ускорение ударными волнами в космич. плазме также приводит к степенному энергетич. спектру, причём теоретич. расчёты дают показатель y=2,5 , что довольно хорошо соответствует наблюдаемой форме спектра К. л. Т.о., теория ускорения, к сожалению, допускает неоднозначный подход к интерпретации наблюдаемых спектров ускоренных частиц (в частности, солнечных К. л.).