[رزیتا]

ستاره شناسی اشعه ایکس






مقدمه

جو زمین در مقابل پرتوهای ایکس کدر است. از این رو برای مشاهده پرتوهای ایکس دستگاههای آشکارساز باید در بالای جو باشند و باید توسط موشکها یا اقمار مصنوعی به آنجا برده شوند. این خواسته اجتناب ناپذیر، ستاره شناسی پرتو ایکس را از نظر مالی در وضعیتی قرار می‌دهد که با دیگر شاخه‌های جدیدا توسعه یافته ستاره شناسی تفاوت دارد. مطالعات فضایی درباره اشعه ایکس توسط ماهواره‌ها یا موشکها انجام می‌شود. زیرا تشعشع این اشعه نمی‌تواند از جو زمین بگذرد.

اشعه ایکس از گازهای فوق العاده گرم موجود در بقایای ابر نواختر و یا جفت ستارگانی که یکی از آنها کوتوله سفید و یا حفره سیاه است، حاصل می‌شود. بخاطر عبور اشعه ایکس از آینه‌های معمولی ، تلسکوپهای جمع کننده آنها از مجموعه‌ای از آینه‌های کانونی و استوانه‌ای استفاده می‌کنند که اشعه را با زاویه‌ای حاده منعکس می‌کنند.

روست
در سال 1990 یک رصدخانه بین المللی به نام
ماهواره روست برای مشاهده منابع آسمانی
اشعه ایکس به فضا پرتاب شد.

روشها

استفاده از آینه در مورد پرتوهای ایکس مستلزم این است که تابش با زاویه خراشان (grazing angle) به سطح بخورد. در مورد پرتوهای ایکس ، اشکال هندسی مستقیما باهم ترکیب می‌شوند و این برخلاف تلسکوپ نوری است که در آن آینه‌های اولیه و ثانوی از یکدیگر جدا هستند و بین آنها فاصله وجود دارد. ستاره شناسان پرتو ایکس استفاده از لوله‌های مستطیل شکل بجای دایره‌ای را آسانتر یافته‌اند. زیرا دستگاه آشکار سازی که باید در ته لوله سوار شود، در یک جعبه مستطیلی شکل راحتتر جای می‌گیرد تا درون یک جعبه مدور نمونه‌ای از یک جعبه آشکار ساز که به شمارنده تناسبی معروف است، دیواره‌های جعبه کاملا توسط صفحات فلزی که در مقابل پرتوهای ایکس غیر قابل نفوذند، بسته شده است و فقط یک پنجره باز گذاشته شده که جنس آن از ماده‌ای است که پرتوهای ایکس می‌توانند از طریق آن به درون جعبه نفوذ کنند.

در ساختمان این پنجره معمولا از صفحه بریلیوم ، ورق آلومینیوم و فیلمهای پلاستیکی استفاده می‌شود. روشهای آشکار سازی پرتو ایکس همگی بر مبنای اثر فتوالکتریک پایه گذاری شده‌اند. در آشکار سازها پرتوهای کیهانی نه تنها از آن طرف که رو به آسمان است، بلکه از زوایای مختلف به جعبه آشکار ساز نفوذ می‌کند. می‌توان با پوشاندن قسمت خارجی لوله توسط وسایل حس کننده ، پرتوهای را که از سطوح جانبی لوله می‌آیند. از پرتوهایی که از قسمتهای دلگرد پایین و ... وارد لوله می‌شوند بطور جداگانه آشکار سازی کرد، مثل شمارنده گایگر. بنابراین احاطه کردن دستگاه آشکار ساز پرتو ایکس با شمارنده‌های ساده‌ای از نوع گایگر ، نخستین دفاع ستاره شناسان پرتو ایکس در مقابل پرتوهای کیهانی ناخواسته است.

علاوه بر پرتوهای کیهانی ، مسائل دیگری نیز وجود دارد. الکترونها از اتمها به بیرون پرتاب شده و اتمها نیز نور گسل می‌دارند. این گسل نور ، توسط الکترونهای برخورد کننده‌ای که موجب تغییر حالت اتمها می‌شوند بوجود می‌آیند، بدین ترتیب که اتمها تحریک می‌شوند و از خود نور تابش می‌کنند. برای رفع این مشکل ، عمدا یک گاز ناخالص (یا گاز خاموش کننده) در جعبه آشکار ساز وارد می‌کنند. دلیل انتخاب ، قابلیت جذب نور است که در نتیجه مانع از رسیدن نور به دیواره‌های جعبه می‌شود.

مشکل اختلال آمیز دیگر ، مسأله پارازیت است. یک پرتو کیهانی ممکن است بدون فعال کردن یک شمارنده محافظ ، به درون جعبه آشکار کننده راه یابد، یا ممکن است یا الکترون تا آن حد انرژی کسب کند که مانند الکترون تولید شده توسط یک پرتو ایکس ناخواسته عمل کند. برای مقابله با چنین اشتباهاتی مدت انجام آزمایش باید طولانی‌تر شود، زیرا رویدادهای نامحتمل ، توالیا رخ نمی‌دهند.

نخستین منبع پرتو ایکس که از خارج منظومه شمسی کشف شد

در سال 1956 م ، جوب و فریدمن ، علاوه بر رسیدن به هدف خود که کشف تشخیص شراره‌های خورشیدی به عنوان عامل محو شدنهای رادیویی بود، کشف مهمی مشابه کشف کارل جانسکی در مورد امواج رادیویی انجام دادند. چوب و فریدمن دریافتند که پرتوهای ایکس بصورت پخش از جهات متعددی که دستگاههای آشکار ساز پرتوهای ایکس در آن جهت نشانه گیری شده بودند، می‌رسند. در نتیجه شب 12 ژوئن 1962 م . یک موشک توسط محققان به ارتفاع 230 کیلومتری پرتاب شده دو تا از سه شمارنده‌های پرتوهای ایکس ، که در موشک نصب شده بودند، در مدت 350 ثانیه رصد خودکار خود را به درستی انجام دادند.

وقتی شمارنده‌ها مستقیما به طرف جنوب - جنوب غربی (جغرافیایی) گردانده شدند، یک منبع پرتو ایکس نرم با قدرتی حدود پنج کوانتوم که در هر ثانیه از سطح یک سانتیمتر مربع می‌گذشت یافت شد. این علامت ، بسیار قویتر از حدی بود که قبلا انتظار یا امید آن می‌رفت. اگر این علامت تابش از یک ستاره نزدیک بود، ستاره باید پرتوهای ایکس را با قدرت خروجی ده میلیون برابر خورشید، گسیل کند. این منبعی بود که بعدا وقتی نشان داده شد که در جهت صورت فلکی عقرب است، عقرب 1-X نامیده شد.

نخستین کهکشان پرتو ایکس

گروه NRL تحت نظر فریدمن بدون شک نخستین کهکشان قوی پرتو ایکس را در سال 1970 م. کشف کردند. این کهکشان M87 بود، کهکشانی با فواره ویژه داخلی. فواره یک منبع قوی پرتوهای ایکس است، ولی یک هاله خارجی گسترش یافته مهمتر نیز وجود دارد که حجم آن بسیار بزرگ است. اگر نور مرئی (یا حتی رادیویی) به الکترونهای پر سرعت برخورد کند، پرتوهای ایکس تولید می‌شوند. این فرآیند ، که به عکس فرآیند کامپتون معروف است، رقیب بزرگی برای مکانیسم گسیل اکثر منابع قوی پخش پرتوهای ایکس است. منجمله ، پرتوهای ایکس از مسیر دایروی درون سحابی خرچنگ از آن جمله‌اند. عکس فرآیند کامپتون به شرطی صورت می‌گیرند که از قبل تابش با فرکانس کم وجود داشته باشد.

بررسی قمر مصنوعی یوهورو

قمر مصنوعی یوهورو (این کلمه سواهیلی swahili به معنای آزادی است) یکی از پروژه‌های کوچک ناسا بود، ولی ارزش علمی آن از اکثر پروژه‌های بزرگ ناسا بیشتر بود. قمر مصنوعی در دوم دسامبر 1970م. پرتاب شد، ولی طرح ریزی خود آن توسط ASE به حدود 1964م. باز می‌گردند. دستگاههایی که بوسیله یوهورو حمل می‌شد برای نقشه برداری از منابع پرتو ایکس با شار انرژی بیشتر از 2X10-10 erg Cm-2 در کل آسمان طراحی شده بودند. نتایج این بررسی به فهرست U3 معروف شده و چاپ گردید.

خوشه‌های کهکشانها ، اکثر منابع پرتو ایکس

برای توضیح گسیل پرتوهای ایکس از خوشه‌های کهکشانها دو نظریه پیشنهاد شده است. یکی از آنها عکس فرآیند کامپتون است. نظریه دیگر که در سال 1971م. توسط جی. گان و جی. گوت (J. Gunn , J. Gott) پیشنهاد شد که به ایده برخورد ذرات بر می‌گردد. میزان گاز بین کهکشانی درون خوشه‌ها ، ممکن است بسیار بزرگتر از چیزی باشد که ستاره شناسان گمان می‌بردند. اگر چه در هر عنصر حجمی ، میزان وقوع برخوردها باید کوچک باشد، اما ممکن است کل آن برای تمام حجم ، قابل توجه باشد، زیرا حجم کل یک خوشه از کهکشانها بسیار بزرگ است.

چشم انداز بحث

وقتی بررسی یوهورو کامل شده ستاره شناسی با پرتو ایکس از مرحله پیشین تازه بودن ، وارد مرحله طلایی خود شد. با توجه به مقالات تحقیقی چاپ شده در نشریات ستاره شناسی گواهی می‌دهند، در این عصر بوده و تحقیقات ادامه دارند. در آینده با کشفهای چشم گیر ستاره شناسی پرتو ایکس روبرو خواهیم شد.