ИСТИНА

Энергетические спектры космических лучей (КЛ) содержат информацию о механизмах, ускоряющих релятивистские частицы в Млечном Пути, а также о свойствах Галактики, определяющих их распространение. Релятивистские электроны и позитроны, распространяющиеся в межзвёздной среде, теряют энергию значительно быстрее, чем более массивные частицы — протоны и ядра. Скорость потерь энергии растёт квадратично с энергией частицы, что приводит к существенному уменьшению расстояния, с которого электроны и позитроны КЛ могут достигать наблюдателя. Для энергий выше ~100 ГэВ область, определяющая локальный спектр электронов, ограничивается несколькими килопарсеками. Однако эта область не является сферически симметричной, как предполагается в моделях изотропной диффузии, а имеет вытянутую форму вдоль линий крупномасштабного магнитного поля спиральных рукавов. Это позволяет частицам высоких энергий достигать наблюдателя с больших расстояний, тогда как диффузия вне рукавов существенно замедлена — что критически важно при оценке толщины галактического гало. В работе выполнен анализ спектров электронов и позитронов КЛ с использованием кода анизотропной диффузии. Модель основана на расчёте компонент тензора диффузии в реалистично смоделированном крупномасштабном магнитном поле Галактики и вычислении концентраций лептонов и ядер КЛ в четырёхмерном фазовом пространстве. Параметры модели согласуются с современным представлением о структуре регулярной и турбулентной компонент магнитного поля, а также с динамикой мелкомасштабного турбулентного распространения КЛ. Показано, что переход к анизотропному описанию распространения лептонной компоненты КЛ позволяет уточнить характеристики диффузного синхротронного излучения Галактики и воспроизвести локальный спектр электронов как суперпозицию вкладов сверхновых и пульсаров — без необходимости введения гипотезы о близком источнике для объяснения спектра выше 1 ТэВ. В рамках модели анизотропной диффузии рассчитаны спектры электронов и позитронов КЛ и исследована пространственная зависимость спектрального индекса при энергиях выше 1 ТэВ. Показано, что анизотропное распространение приводит к увеличению спектрального индекса в областях с интенсивной диффузией и его уменьшению в зонах подавленной диффузии. Наблюдаемая модуляция спектра изменяет структуру диффузного синхротронного фона Галактики, что согласуется с экспериментальными данными и может в дальнейшем позволить независимо оценить толщину галактического гало.