Accelerazione dei raggi cosmici

Abbiamo detto che i raggi cosmici galattici sono accelerati da supernovae. Per sostenere questa affermazione dobbiamo mostrare che l’energia totale dei raggi cosmici nella galassia è compatibile con la produzione di energia dovuta alle esplosioni di supernovae.

Questo calcolo è stato preso dal Perkins “Particle Astrophysics” (anche se il risultato a me viene diverso).

La potenza totale necessaria per accelerare i raggi cosmici nella galassia è data da:

WRC = rE p R2 D/t = 2 * 1041 J/anno

dove

  • la galassia è approssimata da un disco di raggio R ~ 15 kpc e spessore D ~ 0.2 kpc.
  • la densità di energia dei raggi cosmici nella galassia è di rE = 1 eV / cm3
  • la vita media di un raggio cosmico è di t ~ 3 * 106 anni
  • 1 eV = 1.602 * 10-19 J
  • 1 pc (parsec) = 3.086 * 1016 m

Un’esplosione tipica di supernova di tipo II emette  circa 10 masse solari (Ms = 2 * 1030 Kg) con una velocità v dell’ordine di 107 m/s. Considerando un’esplosione ogni T = 100 anni abbiamo che la potenza emessa da esplosioni di supernovae è di circa

WSN = 10 Ms * v2 / T = 2 * 1043 J/anno

Quindi le esplosioni di supernovae devono avere un’efficienza nel processo di accelerazione dei raggi cosmici dell’1% per fornire abbastanza energia.

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2 risposte a Accelerazione dei raggi cosmici

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