Αστρονομία στις ακτίνες Χ
Αστρονομία ακτίνων Χ Φωτόνια με ενέργειες: o > φωτοηλεκτρικό όριο του Η o < μερικά 100 kev Φωτόνια που σχετίζονται με ενεργά ηλεκτρόνια ή με ηλεκτρόνια των εσωτερικών στιβάδων (n=1,2 για στοιχεία βαρύτερα από το Ηe. Επειδή τα φωτόνια ακτίνων Χ παράγονται σε πολύ θερμές και βίαιες διαδικασίες, οι περισσότερες πηγές είναι μεταβλητές: Χρειάζεται παρακολούθηση (monitoring) των πηγών Λίγες πηγές για βαθμονόμηση (standards)
Το ύψος πάνω από το επίπεδο της θάλασσας όπου μπορεί να φτάσει ακτινοβολία διαφορετικών μηκών κύματος
Μακριά από τους πόλους Μακριά από τις ζώνες ακτινοβολίας Allen (e,p παγιδευμένα στο μαγνητικό πεδίο της Γης έχουν υψηλές ενέργειες και μεγάλους χρόνους ζωής)
Λίγη Ιστορία Οι πρώτες μετρήσεις στις ακτίνες X έγιναν to 1948-9 με ρουκέτες από τον 2 ο Π.Π. Ανακαλύφθηκαν ακτίνες Χ από την ηλιακή κορόνα 1962 Rossi, Giacconi et al. Ανίχνευσαν (με ρουκέτα) ακτίνες Χ από την σελήνη (από ανάκλαση). Ανακάλυψαν την ισχυρή πηγη Scorpius X-1 (Giacconi Βραβείο Νοbel 2002) 1960 s πειράματα με ρουκέτες ανακάλυψαν άλλες πηγές διπλά συστήματα, SNRs, Cygnus A, γαλαξιακό σμήνος Coma
Πρώτη ανίχνευση ακτίνων Χ εκτός ηλιακού συστήματος
Πειράματα με δορυφόρους Uhuru (US) και Ariel-V (UK) έδωσαν τις πρώτες επισκοπήσεις του ουρανού στις ακτίνες Χ (all-sky surveys) (με χρηση αναλογικών απαριθμητών) ΗΕΑΟ Α1: μεγαλύτερη ευαισθησία
1978 HEAO-2 Einstein Πρώτο τηλεσκόπιο Ακτίνων X (δηλ. με εστίαση) 0.5-4keV
Επόμενη δεκαετία : ROSAT (Germany, UK, US ) 0.2-2.5 kev Σελήνη ROSAT PSPC
Μεγάλες συστοιχίες αναλογικών απαριθμητών Παράλληλα με την ανάπτυξη των τηλεσκοπίων ακτίνων Χ σχεδιάστηκαν αποστολές που είχαν σκοπό να συλλέξουν μεγάλο αριθμό φωτονίων X από λαμπρές πηγές για φασματοσκοπικές μελέτες και μελέτες χρονικής μεταβλητότητας.. EXOSAT (ESA) 1983 μεγάλες συνεχείς εκθέσεις. Ανακάλυψη των ημιπεριοδικών ταλαντώσεων σε (Quasi Periodic Oscillations) X- ray binaries. Ginga (Japan-UK) ο τρίτος Ιαπωνικός δορυφόρος ακτίνων Χ (1987). Σημαντικά αποτελέσματα: Black Hole Transients, ανίχνευση γραμμών σιδηρου και Compton reflection σε AGNs
EXOSAT lightcurve Arnaud X-ray Astronomy School 2007
Όργανα παρατήρησης Εστίαση στις ακτίνες Χ??? Τηλεσκόπιο τύπου Wolter Αναλογικός απαριθμητής (proportional counter) Σπινθηριστής (scintillation counter) Κατευθυντήρας διαμόρφωσης (Modulation collimator) CCD κάμερες στις ακτίνες X Φασματοσκοπία Bragg
Οπτικός φακός Παραβολικό κάτοπτρο Δεν υπάρχει υλικό που να έχει δείκτη διάθλασης σημαντικά διαφορετικό από το 1 στις ακτίνες Χ Οι (σχεδόν κάθετα) προσπίπτουσες ακτίνες Χ απορροφώνται ή διαπερνούν το υλικό, δεν ανακλώνται Μπορούμε να «φιλτράρουμε» τις ακτίνες Χ και όχι να εστιάσουμε με την συνήθη έννοια της οπτικής
Ολική ανάκλαση για πολύ μεγάλη γωνία πρόσπτωσης, δηλ. σχεδόν παρ/λα προς την επιφάνεια (grazing incidence) Nόμος του Snell Ολική ανάκλαση Για ακτίνες Χ ο δείκτης διάθλασης μπορεί να γραφεί σαν μιγαδικός αριθμός ανάλογο προς τον ατομικό αριθμό Z n μικραίνει για μεγάλα Ζ
Το 1952 ο Hans Wolter πρότεινε τρια σχέδια τηλεσκοπίων ακτίνων Χ χρησιμοποιώντας την ολική ανάκλαση για πολύ μεγάλες γωνίες πρόσπτωσης (~89 ο ) Τα τηλεσκόπια αποτελούνται από δύο κάτοπτρα, ένα από τα οποία είναι παραβολοειδή
Τηλεσκόπιο ακτίνων X τύπου Wolter
Αναλογικός απαριθμητής για ακτίνες Χ Το προσπίπτον φωτόνιο διαπερνά το λεπτό παράθυρο (Be) και εισέρχεται στο θάλαμο αερίου εκεί ιονίζει άτομα δημιουργώντας ένα μικρό νέφος από ζεύγη ηλεκτρονίων ιόντων Τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται γρήγορα προς την άνοδο υψηλής τάσης, προκαλώντας νέους ιονισμούς στο δρόμο τους (χιονοστιβάδα) Ο τελικός παλμός αντιστοιχεί σε 10 6 e - από τα αρχικά ~100 Ένας απλός μεταλλικός σωλήνας περιορίζει την περιοχή του ουρανού από την οποία φτάνουν ακτίνες Χ στον θάλαμο (όχι καλή γωνιακή διακριτική ικανότητα)
Σπινθηριστής (για σκληρές ακτίνες Χ) honeycomb collimator PMT: photomultiplier tube φωτοπολλαπλασιαστής C: κρύσταλλος σπινθηριστή Οι σπινθηρισμοί που παράγονται στον κρύσταλλο ανιχνεύονται από τους φωτοπολλαπλασιαστές
X-Ray Reflectivity
Νεα γενιά τηλεσκοπίων ακτίνων Χ
2012-3 to 79 kev NuSTAR Κωνικό Wolter τηλεσκόπιο 133 concentric shells multilayered to increase reflectivity
e-rosita 2015
Φασματοσκοπία στις ακτίνες Χ
Διαδικασίες παραγωγής ακτίνων Χ Θερμική ακτινοβολία (μέλανος σώματος) με Τ της τάξεως των 10 6 Κ Ακτινοβολία συγχρότρου (ευρύ φάσμα από ραδιο μεχρι σκληρές ακτίνες Χ) Αντίστροφο φαινόμενο Compton Θερμοπυρηνικές αντιδράσεις στην επιφάνεια λευκών νάνων (νοβες)
Μια από τις πρώτες φωτογραφήσεις του ήλιου στις ακτίνες Χ - 1960 Ο ήλιος ανιχνεύθτηκε για πρώτη φορά στις ακτίνες Χ το 1948, χρησιμοποιώντας μια ρουκέτα. Η πηγή των ηλιακών ακτίνων Χ είναι η ηλιακή κορώνα, που έχει θερμοκρασία μερικών εκατομμυρίων Κελβιν. Η φωτεινότητα στις ακτίνες Χ του ήλιου είναι L X ~10 26 10 27 erg/s, ενώ οι εκλάμψεις φτάνουν φωτεινότητες μέχρι 10 28 erg/s (στα 0.5-8 kev) Blake et al. 1963, ApJ, 137, 3
Το ένα εκατομμυριοστό της συνολικής ενέργειας του ήλιου εκπέμπεται στις ακτίνες Χ the Φωτογραφία Sun as viewed του ήλιου by the στις Soft ακτίνες X-Ray Χ Telescope παρμένη (SXT) onboard the orbiting με το τηλεσκόπιο Yohkoh satellite. μαλακών Credit: ακτίνων NASA Χ στον Goddard δορυφόρο Laboratory Yohkoh. for Atmospheres.
171A-10 6 K 195A-1.5 10 6 K 284A-2 10 6 K
Η σελήνη στις ακτίνες Χ (ανακλώμενη ηλιακή ακτινοβολία)
Ο αστερισμός του Ωρίωνα στο ορατό και στις ακτίνες Χ ορατό Ακτίνες Χ
Διπλά συστήματα αστέρων με συμπαγή συνοδό
Υπολείμματα υπερκαινοφανών (Crab SNR)
Crab Nebula
To κέντρο του Γαλαξία μας στις ακτίνες Χ Sgr A
Centaurus A Ενεργός γαλαξιακός πυρήνας ακτίνες Χ Ορατό + ακτίνες Χ + sub-mm
Γαλαξιακά Σμήνη Θερμό μεσογαλαξιακό αέριο