Синхротронне випромінювання

Нетеплове випромінювання, що генерується релятивістськими зарядженими частинками в зовнішніх магнітних полях, знайдене в синхротронах і тому назване синхротронним. Електрон рухається в магнітному полі по спіралі навколо силових ліній з прискоренням, тому випромінює електромагнітні хвилі з частотою, рівною частоті його обертання.

(5.1)

Релятивістський електрон ( МВт, Т~10¹⁰К) випромінює з частотою

(5.2)

яка пов'язана з (5.1):

.

Такі електрони дають неперервний спектр, причому випромінювання зосереджене у вузькому конусі в напрямку миттєвої швидкості електрона. Кут конуса

радіан (5.3)

де Е>>Е₀ – повна енергія. Неперервність спектра зумовлена ефектом Доплера з урахуванням того, що спостерігач знаходиться в площині орбіти електрона. Сполохи тривалістю

Слідують через проміжки часу, зворотні до (5.2). Максимальна інтенсивність приходиться на частоту

(Гц)

Спектр синхротронного випромінювання визначається розподілом релятивістських електронів по енергіям:

(5.4)

де N (Е) – концентрація електронів з енергією від Е до ;

k =(5·10^–9 ÷ 4·10^–3) – константа; γ=2,6 – показник спектра.

Згідно з (5.4) теоретично отримана формула інтенсивності спектра синхротронного випромінювання (І.С.Шкловський):

(5.5)

де U (γ) – множник порядку І; l – довжина області релятивістських електронів по променю зору. Величина

(5.6)

називається спектральним індексом.

Встановлена залежність інтенсивності радіовипромінювання від ν для сферичної складової Галактики:

~ .

При Т(НІІ)=10⁴К в міжзоряному просторі, κТ=І,38·10^–12ерг та hν << kТ (при λ =1м) – умова придатності формули Релея–Джинса (1.16). Тоді повинно бути

~

для . Якщо , то при даній Т інтенсивність від ν не залежить. І.С. Шкловський встановив в 1952р., що джерела галактичного радіовипромінювання утворюють плоску та сферичну підсистеми Галактики. Для плоскої , а для сферичної – не відповідає (1.16), тобто не є тепловим.

Синхротронне випромінювання спостерігається в радіо, оптичному, рентгенівському діапазонах при чисельних астрофізичних процесах, що супроводжуються високим енерговиділенням: від залишків спалахів зірок та галактик, пульсарів, квазарів, нейтронних зірок тощо.