Teleskop rentgenowski
Teleskopy rentgenowskie są instrumentami do odbierania i pomiaru promieni rentgenowskich pochodzących z kosmosu . Rozróżnia się teleskopy obrazujące , które mogą badać rozkład natężenia powierzchniowego źródeł promieniowania rentgenowskiego , oraz instrumenty bez optycznego systemu obrazowania.
Astronomia rentgenowska jest bardzo młoda dziedzina badań. Astronomiczne źródła promieniowania rentgenowskiego są v. za. corona słoneczna , młodzi lub bardzo gorące gwiazdy (ponad 100.000 °) supernowych wybuchy, aktywne jądra galaktyk i wysokiej energii promieniowania synchrotronowego w silnych polach magnetycznych. Nie można ich zaobserwować z ziemi, ponieważ atmosfera w tym zakresie energii promieniowania elektromagnetycznego nie jest przepuszczalna. Teleskopy rentgenowskie są zatem najczęściej używane w satelitach badawczych lub obserwatoriach kosmicznych . Wczesne pomiary w latach 60. dokonywano również za pomocą lotów rakiet balistycznych ( rakiet sondujących ).
Przyrządy do obrazowania
Konstrukcja teleskopu rentgenowskiego jest utrudniona przez specjalne cechy optyki rentgenowskiej . W szczególności brakuje materiałów odbijających lub załamujących promieniowanie rentgenowskie, takich jak światło widzialne . Prawie wszystkie materiały - w tym metale - pochłaniają fotony promieniowania rentgenowskiego w przypadku pionowego lub stromego uderzenia, a współczynnik załamania światła jest bardzo bliski 1, co uniemożliwia obrazowanie optyczne za pomocą soczewek .
Problem można porównać do zadania przekierowania gradu kul z karabinu w określonym kierunku. Jeśli kulki uderzą pionowo w metalową płytkę, ulegną one wgnieceniu lub perforacji. Dopiero gdy kulki ocierają się płasko o metal, zostaną lekko odchylone w bok.
Teleskopy rentgenowskie do obrazowania skupiają padające promieniowanie, odbijając je na zakrzywionych metalowych zwierciadłach, które mają kształt części paraboloidy lub hiperboloidy (patrz rysunek). Jednak promieniowanie rentgenowskie musi całkowicie paść na ich powierzchnie, które często są dodatkowo powlekane. H. daleko od wierzchołka paraboloidy. Jeżeli kąt padania jest większy niż około 3°, wiązka nie ulega odbiciu, lecz wnika w materiał lustra. Teleskopy te są zatem bardzo wydłużonymi tubami, bardzo różniącymi się od radioteleskopów w kształcie misy . Możesz nie tylko obrazować źródła promieniowania rentgenowskiego, ale także mierzyć natężenia i widma promieniowania .
Pierwsze teleskopy rentgenowskie
Teleskop rentgenowski satelity Uhuru , który został wystrzelony w 1970 roku, był arkuszem ołowiu z wieloma równoległymi otworami przebiegającymi przez niego, tak że tylko promieniowanie z określonego kierunku mogło dotrzeć do detektora promieniowania . To urządzenie nie było teleskopem w dosłownym tego słowa znaczeniu, ale po prostu kolimatorem , dzięki któremu detektor był czuły na kierunek.
W późniejszych teleskopach rentgenowskich stosowano i stosuje się wydłużone, paraboloidalne układy zwierciadlane , które nazywane są teleskopami Wolter od nazwiska ich wynalazcy Hansa Woltera (1952) . W tym przypadku, efekt całkowitego odbicia od promieni X na grazing incidence (2-3 ° C) na lustra metalu do uzyskania powiększające efekt jak w przypadku lekkich teleskopu . W celu zintensyfikowania jedynego pierścieniowego padania promieniowania, reflektory o różnych średnicach są wsunięte w siebie współosiowo. Pierwszy taki teleskop został wystrzelony w 1977 roku, High Energy Astronomy Observatory 1 (HEAO-1), a następnie dwa inne satelity HEAO do 1979 roku.
Aktualne teleskopy rentgenowskie
Najnowocześniejsze teleskopy Wolter pracują z potrójnie lub poczwórnie zagnieżdżonymi systemami zwierciadeł, które są tylko nieznacznie zakrzywione w kierunku wzdłużnym i których współosiowe tuby wyglądają prawie jak wydłużone cylindry . W niektórych konstrukcjach drugie odbicie nie następuje na sąsiedniej powierzchni, ale na zewnątrz tuby wewnętrznej lub odwrotnie: na zewnątrz paraboloidy i wewnątrz zwierciadła elipsoidalnego.
Dzisiejsza astronomia rentgenowska jest zdominowana przez dwa teleskopy kosmiczne : Chandra X-ray Observatory , wystrzelone przez NASA w 1999 roku , nazwane na cześć Subrahmaniana Chandrasekhara , oraz europejski XMM-Newton ( X-ray Multi-Mirror ). Oba rozpoczęły się pod koniec 1999 r. i nadal działają (stan na kwiecień 2018 r.). Teleskopy te mają długość 13 lub 10 metrów i rozdzielczość 1 lub 5 sekund kątowych dzięki ich niezwykle wysokiej precyzji . XMM-Newton nadrabia nieco niższą rozdzielczość znacznie wyższą czułością. Te orbity są wydłużone elipsy z apogeum 80.000 i 115.000 km od Ziemi. XMM może współpracować z wprowadzonym na rynek w 2003 roku teleskopem gamma Integral , który posiada również monitory optyczne i rentgenowskie do identyfikacji błysków gamma . NuSTAR dostarcza obrazy w zakresie wysokoenergetycznych promieni rentgenowskich od 2012 roku, a eROSITA działa od 2019 roku .
Zobacz też
- Satelita rentgenowski
- Swift (satelita) , HETE
- Obserwatorium Astronomiczne Wysokich Energii 2 ("Einstein")
- Rentgenowska spektroskopia ewoluującego wszechświata (projekt ESA)
linki internetowe
literatura
- Helmut Zimmermann i Alfred Weigert : Leksykon astronomii . Spektrum-Verlag, Heidelberg 1999
- J. Bennett, M. Donahue, N. Schneider, M. Voith: Astronomie (rozdział 6.4) , red. Harald Lesch, wydanie 5, Pearson-Studienverlag, Monachium-Boston-Harlow-Sydney-Madryt 2010
- Gwiazdy i przestrzeń : Perspektywy w astronomii rentgenowskiej . Specjalny 3/2003 „Gorący kosmos”, Heidelberg 2003.