Astronomia rentgenowska

Astronomia rentgenowska jest działem astronomii, który zajmuje się rejestracją oraz analizą promieniowania rentgenowskie, jakie pochodzi z kosmosu. Zakres energii fotonów obserwowanych promieniowania X zawiera się w przedziale od 0,1 do 500keV, a to odpowiada długości fali pomiędzy 12 a 2,5pm. Pierwsze źródło kosmiczne promieniowania rentgenowskiego zostało odkryte w 1962 roku. Był to Scorpius X-1, zlokalizowany w gwiazdozbiorze Skorpiona. Riccardo Giacconi był pomysłodawcą i pionierem tychże obserwacji, które z czasem przyczyniły się do rozwoju całej dziedziny astronomii rentgenowskiej. Z tego tytułu astrofizyk został uhonorowany Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 2002 roku

Astronomia rentgenowska - pochodzenie kosmicznego promieniowania

Współczesna wiedza pozwala na wskazanie, że źródłami promieniowania rentgenowskiego są głównie obiekty, które zawierają gwiazdę zwartą. Może to być biały karzeł, czarna dziura lub gwiazda neuronowa. W tych obiektach za wytwarzaną energię odpowiada wielkich rozmiarów pole grawitacyjne. Gaz, który opada na zwartą gwiazdę, w procesie akrecji osiąga skrajnie wysokie temperatury, nawet na poziomie setek milionów kelwinów. To właśnie on odpowiada za emisję promieniowania rentgenowskiego.

Rentgenowskie układy podwójne są złożone z gwiazdy zwartej oraz zwykłej gwiazdy, która jest dawcą materii. W centrach aktywnych galaktyk akrecja również jest źródłem energii. Tam gaz opada na czarną dziurę, która charakteryzuje się masą rzędu setek milionów mas Słońca. Poza tym źródłami promieniowania rentgenowskiego są obiekty takie jak pozostałości po supernowych czy gromady galaktyk. W naszym otoczeniu również znajdują się ciała niebieskie, które je emitują, choć oczywiście w znacznie mniejszym natężeniu. Chodzi tutaj o planety Układu Słonecznego, a źródłem promieniowania rentgenowskiego w niewielkim stopniu jest nawet Księżyc. Co ciekawe może ono pochodzić również z tak zwanego tła rentgenowskiego. Jest to promieniowanie produkowane głównie przez gorący gaz w ośrodkach międzygwiazdowych (miękkie) i aktywne galaktyki (twarde).

Astronomia rentgenowska - sposoby obserwacji promieniowania

Ze względu na fakt, że atmosfera Ziemi pochłania promieniowanie rentgenowskie, urządzenia służące do jego obserwacji muszą być wyniesione poza nią. Współcześnie stosowane są w tym celu detektory rentgenowskie, jakie umieszcza się na pokładzie satelitów. Dawniej w tym celu stosowane były balony. Główny problem astronomii rentgenowskiej stanowi jednak wyznaczanie pozycji źródła promieniowania. Dla ograniczenia pola widzenia stosuje się specjalne kolimatory, które są umieszczane przed detektorem promieniowania. Najbardziej podstawowe są zbudowane z układu rurek bądź płytek, które to ograniczają promieniowanie dochodzące z boku. W ten sposób uzyskuje się ograniczenie pola widzenia urządzenia do kilku stopni i można dużo dokładniej określić lokalizację źródła.

Twarde promieniowanie rentgenowskie obserwuje się przy pomocy licznika scyntylacyjnego. Podstawowym jego elementem jest kryształ taki jak jodek sodu aktywowany talem. Promieniowania pada na kryształ i wywołuje w nim błyski luminescencyjne, które potem są rejestrowane przez znajdujący się tuż obok fotopowielacz. We współczesnych teleskopach rentgenowskich stosowane są detektory CCD, które konstrukcja są zbliżone do tych używanych w aparatach cyfrowych. Do obserwacji miękkiego promieniowania stosowane są specjalne elektronowe przetworniki obrazu, liczniki proporcjonalne i rentgenowskie klisze fotograficzne. Fotony wpadające do licznika proporcjonalnego są odpowiedzialne za wyładowania elektryczne w gazie zlokalizowanym między katodą a anodą. Wyładowanie to ma wielkość proporcjonalną do energii padającego fotonu.