Развитие рентгеновской астрономии
Рентгеновская астрономия - Раздел наблюдательной и теоретической астрофизики, исследующий источники космического рентгеновского излучения в области длин волн l от 100 до 0,3 . В шкале энергий фотонов этот диапазон соответствует 0,1--30 Кэв, однако обе границы определены довольно условно.
Для проведения астрономических наблюдений в этой области длин волн аппаратура поднимается за пределы земной атмосферы с помощью ракет или искусственных спутников Земли, так как Рентгеновские лучи сильно поглощаются в атмосфере. Жесткое рентгеновское излучение можно наблюдать с высот около 40 Км с высотных Аэростатов. В космических условиях рентгеновское излучение может генерироваться горячей плазмой с температурой, превышающей 106 К в оптически тонкой или толстой среде, релятивистскими электронами в Магнитных полях (Синхротронное излучение), а также электронами космических лучей при их взаимодействии с фотонами низкой энергии (например, оптическими). Последний механизм носит название обратного Комптона эффекта. Рентгеновское излучение Солнца впервые было обнаружено 5 августа 1948 в США с ракеты, хотя существование такого излучения предсказывалось и ранее на основании геофизических данных об ионосфере Земли. К середине 70-х гг. 20 в. солнечное рентгеновское излучение детально исследовано во всей области спектра. При отсутствии Хромосферных вспышек оно простирается вплоть до 10--20 . Наличие на диске Солнца активных областей приводит к появлению жесткого рентгеновского и даже гамма-излучения. В основном непрерывный спектр имеет тепловой характер с температурой от 106 и до 2?107 К, однако в начале развития вспышки наблюдается и нетепловая компонента. Рентгеновское излучение генерируется в пределах солнечной короны, а также в Хромосфере и в переходной, чрезвычайно узкой по высоте области солнечной атмосферы. Обнаружено также и гамма-излучение вспышек, включая линейчатое. В рентгеновском спектре присутствуют линии многократно ионизованных элементов: Fe, Ni, Mn, Ar, Co и др. В основном наблюдаются спектры Водородоподобных Атомов, имеющих только один оставшийся электрон. С помощью оптики косого падения получены и фотографии солнечного диска в мягкой рентгеновской области спектра. Обнаружена поляризация рентгеновского излучения при вспышках. Дискретные источники рентгеновского космического излучения были случайно открыты в 1962 при поиске рентгеновского флуоресцентного излучения Луны под действием космических лучей. К 1975 зарегистрировано более 150 источников. Большая их часть концентрируется к плоскости Галактики, что свидетельствует об их немногочисленности (по различным оценкам, в Галактике всего 103--104 таких источников) и преимущественном расположении в галактическом диске. Поток от наиболее яркого источника в созвездии Скорпиона (Sco Х-1) равен 20 квантам/(См2?Сек) в области спектра 2--8 . Наиболее слабые из зарегистрированных к 1975 источников имеют поток 10-3 кванта/(См2?сек) в той же области спектра. Лишь небольшая часть (около 10) из галактических источников отождествлена с оптически исследованными объектами. К ним относятся остатки Сверхновых звезд, причем в этом случае наблюдается как Синхротронное излучение от протяженной туманности, так и тепловое излучение от расширяющейся газовой оболочки и нагретого до температуры 106 К межзвездного газа. Иногда наблюдается излучение остатка сверхновой звезды, вероятнее всего, являющегося Нейтронной звездой. Рентгеновское излучение Крабовидной туманности (Tau Х-1) (второго по яркости источника) с потоком 2 кванта/(См2?сек) имеет пульсирующую компоненту с периодом 0,033 Сек, совпадающим с периодом оптического и радиоизлучения пульсара. Обнаружены рентгеновские источники, входящие в двойные звездные системы (Her Х-1, Cyg Х-1, Cyg Х-3, Cir Х-1, Cen Х-3 и др.), что позволило детально исследовать их физические параметры. Один из таких источников (Cyg Х-1), вероятно, является объектом, возникшим в результате гравитационного коллапса ("черной дырой"). Механизм рентгеновского свечения таких источников -- истечение газа с поверхности нормального гиганта на нейтронную звезду или черную дыру -- так называемая дисковая аккреция.
Основная масса рентгеновских источников пока не отождествлена с наблюдаемыми в оптическом диапазоне объектами. Около 30 источников отождествлены с внегалактическими объектами. Это, в частности, --ближайшие галактики (Магеллановы Облака и Большая туманность Андромеды), скопления галактик, радиогалактики Дева-А (М87) и Центавр-А (NGC 5128), Квазар ЗС 273, а также сейфертовские галактики. Помимо дискретных источников рентгеновского излучения, наблюдается изотропный рентгеновский фон, спектр которого в области от 1 до 1000 Кэв в первом приближении аппроксимируется степенным законом. Изотропный фон, по-видимому, имеет внегалактическое происхождение, однако механизм его излучения до сих пор не ясен.
Среди вероятных гипотез рассматриваются: обратный комптон-эффект межгалактических электронов на инфракрасных фотонах активных галактик и на субмиллиметровых квантах фонового Реликтового излучения, наложение излучения многих неразрешимых далеких внегалактических источников, тепловое излучение горячего межгалактического газа, а также различные комбинации этих механизмов.
В качестве Детекторов излучения рентгеновского диапазона используются специальные фотоматериалы (для исследований Солнца), Гейгера--Мюллера счетчики, газонаполненные Пропорциональные счетчики и Сцинтилляционные счетчики. Все типы Детекторов обеспечивают спектральное разрешение от 1 до 20 в зависимости от энергии регистрируемого излучения. Площадь пропорциональных счетчиков, с помощью которых получены основные результаты, достигает 1000 См2. Для коллимации (ограничения поля зрения) применяются сотовые или щелевые Коллиматоры, Набранные из тонких гофрированных пластин стали с предельным угловым разрешением около нескольких угловых минут, модуляционные коллиматоры, представляющие собой два (или более) ряда параллельно натянутых металлических нитей (предельное разрешение около 20") и, наконец, зеркала косого падения гиперболического и параболического сечения с углом падения более 88° (т. е. почти по касательной к плоскости зеркала). Такие зеркала пригодны для получения рентгеновского изображения в мягкой области спектра (l > 10 ) с разрешением до 5". Для спектральных исследований (пока только солнечных) используются брэгговские Кристаллические спектрометры.
Рентгеновская астрономия относится к быстро развивающимся разделам Внеатмосферной астрономии. Она имеет широкие перспективы, связанные с планируемыми запусками ракет или ИСЗ с большими счетчиковыми и зеркальными телескопами площадью 104--105 см2.
Рентгеновская астрономия излучение
Литература
- 1. Озерной Л. М., Прилуцкий О. Ф., Розенталь И. Л., Астрофизика высоких энергий, М., 1973; 2. Уикс Т., Астрофизика высоких энергий, пер. с англ., М., 1972; Гинзбург В. Л., О физике и астрофизике. 3. Какие проблемы представляются сейчас особенно важными и интересными?, 2 изд., М., 1974; 4. Ультрафиолетовое излучение Солнца и межпланетная среда. [Сб. ст.], пер. с англ., М., 1962
Похожие статьи
-
Астрономия и космонавтика - Развитие Вселенной
Звезды изучает астрономия (от греч. "астрон" - звезда и "номос" - закон) - наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая...
-
Инфракрасное и рентгеновское излучение квазаров, Кратные квазары - Квазары
В последние годы астрономам удалось зарегистрировать инфракрасное и рентгеновское излучение квазаров; они обнаружили, что мощность излучения некоторых...
-
Небо в рентгеновских лучах - Астрономия наших дней
До недавнего времени (положение начало существенно меняться лишь немногим более тридцати лет назад) понятие "астрономические наблюдения" было...
-
Юпитер обладает мощными радиационными поясами5. При сближении с Юпитером "Галилео" получил дозу радиации, в 25 раз превышающую смертельную дозу для...
-
Наблюдаемыми объектами радиоинтерферометрической сети являются естественные и искусственные космические радиоисточники. Научные задачи подразумевают...
-
. Более 20 лет работают на околоземных орбитах специализированные спутники с УФ телескопами на борту, проводя астрономические наблюдения. Их инструменты...
-
Спектральный анализ небесных тел - Астрономия наших дней
Могучим оружием о исследовании Вселенной стал для астрономов спектральный анализ - изучение интенсивности излучения в отдельных спектральных линиях, в...
-
Идея развития (эволюции) и причинность - Астрономия и современная картина мира
Идея развития и идея причинности относятся к числу наиболее фундаментальных представлений человеческого интеллекта. Видимо, нельзя считать полностью...
-
Сценарий развития Вселенной после Большого Взрыва - Эволюция Вселенной
Рассмотрим один из многих возможных сценариев развития событий по модели БВ и горячей Вселенной. Сразу после БВ Вселенная представляла собой...
-
Пульсары, Рентгеновские двойные звезды - Процесс образования и структура звезд
Первые пульсары были открыты в 1968 г., когда радиоастрономы обнаружили регулярные сигналы, идущие к нам из четырех точек Галактики. Ученые были поражены...
-
Астрономия и космонавтика - Происхождение Вселенной
Звезды изучает астрономия (от греч. "астрон" -- звезда и "номос" -- закон) -- наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая...
-
Использование фотографических методов - Оптическая астрономия
С середины прошлого века в астрономии стал применяться фотографический метод регистрации излучения. В настоящее время он занимает ведущее место в...
-
Рассмотрим процесс самоорганизации пространства-времени в связи с самоорганизацией Вселенной, ведущей к эволюции физических объектов, на которых можно...
-
Радиоастрономия - Астрономия наших дней
Зарождение радиоастрономии Декабрь 1931 года... В одной из американских лабораторий ее сотрудник Карл Янский изучает атмосферные помехи радиоприему....
-
Проблемы, сфокусированные в АП, были поставлены еще на заре человеческой культуры. Истоки этой проблематики мы находим в самых различных философских...
-
Астрономия и космонавтика - Сущность Галактики
Астрономия -- это наука о строении и развитии космических тел и их систем. В переводе с греческого "астрон" -- звезда и "номос" -- закон. В связи с...
-
Рентгеновские двойные звезды - Жизнь звезд
В Галактике найдено, по крайней мере, 100 мощных источников рентгеновского излучения. Рентгеновские лучи обладают настолько большой энергией, что для...
-
Возможные сценарии развития нашего мира - Возникновение и эволюция Вселенной
1. Пульсирующая модель Вселенной, при которой вслед за периодом расширения наступает период сжатия и все заканчивается Большим хлопком 2. Вселенная со...
-
Вселенная возникла около 15 миллиардов лет назад в виде раскаленного сгустка сверхплотной материи, и с тех пор она расширяется и остывает. Астрономы...
-
Другие методы наблюдений - Астрономия наших дней
Радиоастрономия оптическое наблюдение Обо всем, что происходит вокруг нас, о далеких звездных и галактических мирах рассказывают нам световые лучи. Но в...
-
Ядро и хвост кометы - Яркие кометы в астрономии
В отличие от мерцающих звезд и четко очерченных планет комета выглядит как туманное светящееся пятнышко. Это пятнышко называют головой кометы. Если...
-
Схема и устройство оптических телескопов - Оптическая астрономия
После того как в 1609 году Галилей впервые направил на небо телескоп, возможности астрономических наблюдений возросли в очень сильной степени. Этот год...
-
Достижения современной оптической астрономии, Использование ПЗУ-матриц ЭВМ - Оптическая астрономия
. Использование ПЗУ-матриц ЭВМ . Развитие физики твердого тела и достижения в области твердотельной технологии обеспечили возможность промышленного...
-
Возникновение и развитие планетной системы - Обзор основных теорий происхождения Солнечной системы
Астрономы прошлого предложили множество теорий образования Солнечной системы, а в сороковых годах ХХ века советский астроном Отто Шмидт предположил, что...
-
Спектральные наземные исследования - Оптическая астрономия
Рассмотрим основные типы спектральных приборов, применяемых в астрономии. Впервые спектры звезд и планет начал наблюдать в прошлом веке итальянский...
-
Достижения современной оптической астрономии, Использование ПЗУ-матриц ЭВМ - Современная астрофизика
Использование ПЗУ-матриц ЭВМ Развитие физики твердого тела и достижения в области твердотельной технологии обеспечили возможность промышленного...
-
Тенденции развития космонавтики в мире
Тенденции развития космонавтики в мире Trends in global space exploration Общая характеристика космонавтики в мире Вывод на орбиту вокруг Земли Советским...
-
Теория дискообразности галактик И. Канта, ее развитие - Теория дискообразности галактик И. Канта
Философ И. Кант занимался главным образом естественно научными проблемами и выдвинул ряд важных гипотез, в том числе "небулярную" космогоническую...
-
Радиоинтерферометры с угловым разрешением в тысячные доли секунды дуги "заглянули" в самые внутренние области наиболее мощных "радиомаяков" Вселенной --...
-
Дальнейшее развитие Вселенной и ее исследование - Теория Большого Взрыва
Теория большой взрыв вселенная Наша Вселенная постоянно эволюционирует, изменяется. Что же будет с нею в дальнейшем обозримом будущем? Учитывая что наша...
-
Развитие космической техники - Первый полет человека в космос
Космический полет гагарин орбитальная станция Издревле человека волновала и манила бездонная высь неба, усыпанная мириадами звезд. Они (звезды) указывали...
-
Введение - Современное развитие интерферометрии для исследования космической плазмы
До сих пор радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ) является самым передовым радиоастрономическим методом, используемым в самых различных...
-
Эволюция Солнечной системы - Возникновение и развитие планетной системы
Как только масса пропланеты достигает 1-2 масс Земли, она способна захватывать атмосферу. Протоюпитер буквально за сотню лет увеличил свою массу за счет...
-
Общие принципы астрономии - Прошлое и будущее Вселенной
Звезды изучает астрономия (от греч. "астрон" - звезда и "номос" - закон) - наука о строении и развитии космических тел и систем. Эта классическая наука в...
-
Точность определения кометных орбит - Яркие кометы в астрономии
Для вычисления точного положения кометы в пространстве кроме параметров, описывающих форму орбиты и ее расположение, необходим еще момент Т0 времени...
-
Ядро космограммы в развитии - Анализ и синтез космограммы
По ядру космограммы можно определить возможности нашего развития, исходя из суммы накопленных кармических поступков. Необходимо развивать ядро, необходим...
-
Эволюция и строение галактик - Развитие Вселенной
Поэт спрашивал: "Послушайте! Ведь, если звезды зажигают, - значит - это кому-нибудь нужно?". Мы знаем, что звезды нужны, чтобы светить, и наше Солнце...
-
Фрактальная Вселенная - Астрономия и современная картина мира
...Что, не поймешь Природу ты? Лик Космоса - чужд и ужасен? Узри фрактальные черты, и ты увидишь - Мир прекрасен! Необъясним Природы ритм? Мрак черных...
-
Черные дыры и современная научная картина мира - Астрономия и современная картина мира
...А вдали наблюдается мир полосатых и пестреньких дыр. С бесконечным (по модулю) z, произвольно меняющих цвет... (Из старого астрофольклора) Стандартная...
-
Развитие космической техники - Полеты человека в космос
Издревле человека волновала и манила бездонная высь неба, усыпанная мириадами звезд. Они (звезды) указывали путь мореходам и путешественникам, давали...
Развитие рентгеновской астрономии