Global Lithuanian Net: san-taka station: |
Rentgenas Visatai
Skaitykite apie infraraudonųjų spindulių diapazono teleskopus Regimoji šviesa tik nedidelė kosmoso spinduliavimo dalis. Norint suprasti Visatoje vykstančius reiškinius, reikia tirti visą spinduliavimo spektrą. Tačiau tai neįmanoma nuo Žemės paviršiaus. Mūsų atmosfera atitiktų 10 m vandens storį pro tokį nedaug ką įžiūrėtum. Pvz., rentgeno spinduliai visiškai jos sugeriami. Stebėjimų efektyvumą mažina ir oro užterštumas. Prisideda ir dirbtiniai grunto svyravimai (pvz., nuo transporto). Tad stengiamasi stebėjimus iškelti į kosminę erdvę. Svarbi rentgeno astronomijos užduotis diagnozuoti karštą kosminę plazmą, susidarančią beveik visų klasių astrofizikos objektuose nuo Saulės tipo žvaigždžių iki tolimųjų kvazarų bei galaktikų spiečių. Rentgeno tyrinėjimai leidžia spėti sprogimų procesų įvairiuose objektuose prigimtį bei dinamiką, nustatyti medžiagų savybes ekstremaliuose būviuose, nepasiekiamuose Žemės laboratorijose. Juk X-spinduliai atsiranda atominių ir branduolinių virsmų katile, bent 0,5 mln. Laipsnių temperatūroje. Tad rentgeno diapazone galima stebėti karštesnius ir audringesnius nei vykstančius Saulėje įvykius.
Orbitinės stoties Mir rentgeno teleskopas spektrometras Pulsaras X1 skirtas galaktinių ir užgalaktinių kietojo rentgeno spinduliavimo šaltinių paieškai, tyrimui, jų spektrų ir kitimų matavimui. Jame įmontuotas plačiakampis rentgeno ir gama spinduliavimo žybsnių monitorius. Juo gaunami detalūs spektrai ir sekama tų retų įvykių raida. Pirmąkart gama žybsniai buvo pastebėti tik 20 a. 8-o dešimtm. pradžioje. Uždraudus branduolinius sprogdinimus atmosferoje, JAV palydovais Vela įrengė patrulinę kontrolės tarnybą. Juk branduolinį sprogimą lydi galingas gama impulsas. Ir tada palydovų detektoriai užregistravo gama žybsnius! Paaiškėjo, kad jie kosminės kilmė. Stebino jų intensyvumas, kartais tūkstančius kartų viršijantis žinomus stacionarius šaltinius. O jų trukmė tebuvo dešimtys sekundžių. Per pirmus 8 stebėjimų metus užregistruota tik apie 80 žybsnių. Visiškai neaiški buvo jų kilmė. O štai stotims Venera 11 ir Venera 12 atliekant Konuso eksperimentą, iškart užregistruota 150 gama žybsnių. Visų stebėjimų atlikta analizė padėjo tiksliai (iki kampo minutės dalių) nustatyti jų šaltinių koordinates. Spėta, kad tai neutroninės žvaigždės su ypač stipriu magnetiniu lauku. Olandų mokslininkai orbitinei stočiai sukonstravo teleskopą su šešėline kauke skirtą vidutinės energijos rentgeno diapazonui, kur negalima pritaikyti įprastinių optinių sistemų. Prie teleskopo įėjimo angos įtaisytas dangtis šešėlinė koduojamoji kaukė su tam tikru būdu išdėstytomis kvadratinio pjūvio skylėmis. Bendras skylių plotas sudaro kone 50% teleskopo įėjimo angos. Kai teleskopą apšviečia lygiagretus tolimo šaltinio fotonų pluoštas, detektoriaus plokštumoje formuojasi koduojamosios kaukės šešėlinis vaizdas. Matematiškai apdorojus fotonų registracijos pasiskirstymo taškus galima atkurti rentgeno spinduliavimo intensyvumo dažnumą dangaus sferoje. Antrojo olandų sukonstruoto teleskopo ypatybė naujas rentgeno kvantų matavimo principas, paremtas dujų scintiliacijų, tam tikro kvantų energiją atitinkančio ilgio ultravioletinio spinduliavimo blyksnių, registravimu. Tai padidina skiriamąją gebą. VFR mokslininkai savo rentgeno teleskopą kūrė Makso Planko Užatmosferinės fizikos institute jis
skirtas matavimams srityje tarp 15 ir 200 kEv. Teleskopo regėjimo laukas ribojamas šešiakampio pjūvio
korėtuoju kolimatoriumi, sudarytu iš dviejų blokų su nepriklausomomis pavaromis, užtikrinančiomis
2,5o atlenkimus nuo ašies. Jo svyravimas leidžia iškart matuoti šaltinio signalą ir fono lygį.
Gama kvantai atsiranda didelės energijos dalelei sąveikaujant su medžiaga, pvz., termobranduolinių
reakcijų metu. O šios sudaro žvaigždžių ir galaktikų branduolių veiklos pagrindą, vyksta novų ir supernovų
sprogimų metu. Įsidėmėtina gama spindulių savybė didelis skvarbumas. Jam neturi įtakos
elektromagnetiniai laukai ir praktiškai jie sklinda tiesia linija. Sugėrimas visomis kryptimis vidutiniškai ne
didesnis už dešimtąją procento dalį. Iš esmės, Visata skaidri gama spinduliavimui. Gama spindulius kiek
labiau sugeria tik labai tolimos Visatos dalys, kur medžiagos vidutinis tankis gerokai didesnis. Tad jie
leidžia pažvelgti toliau nei radijo bangomis. Be to jais galima pamatyti ir rajonus, kuriuos dengia dulkių
ir dujų debesys, ypač Galaktikos branduolį.
Tad TSRS su Prancūzija parengė ir kosminę gama observatoriją, kurioje be pagrindinio didžiojo
Gama 1 teleskopo, joje įrengti dar du astronominiai instrumentai rentgeno teleskopas ir minkštojo
gama spinduliavimo teleskopas.
Vienas svarbiausių Gama 1 privalumų didelė kampinė skiriamoji geba ir didelis jautrumas. Jame
įtaisytos unikalios kibirkštinės kameros ir specialus koduojamasis ekranas. Šiais originaliais įrenginiais
bus galima stebėti dangaus sferos plotą, kuriame tilptų Didžiųjų Grįžulo ratų vežimas. Vienos dangaus
srities stebėjimas truko nuo savaitės iki mėnesio. XMM-Newton
XMM-Newton (Rentgeno daugiaveidrodinio teleskopo misija arba Aukšto
pralaidumo rentgeno spektroskopijos misija) orbitinis ESA rentgeno teleskopas, Ariane 5 raketa
iškeltas 1999 m. gruodžio 10 d. Jis pavadintas I. Niutono garbei. Jis skrieja labai ištęsta 48 val. trukmės
orbita, pasvirusia į ekliptiką 40o - apogėjus beveik 114 tūkst. km, tik 7 tūkst. km.
Palydovas sveria 3800 kg, yra 10 m ilgio, ir 16 m pločio (su išskleistomis saulės baterijomis). Jame
sumontuoti 3 rentgeno teleskopai, kiekvienas su 58-iais Volterio tipo koncentriniais veidrodžiais. Bendras
priimamasis paviršius yra 4,425 cm2 (dėl 1,5 KeV) ir 1740 cm2 (dėl 8 KeV).
Trys fotonus registruojančios EPIC kameros jautrios energijai 0,2-12 KeV intervalui. Tarp kitų instrumentų
yra du refleksiniai spektroskopai, kurių jautrumas žemiau 2 KeV ir 30 mm skersmens Ritchey-Chretien
optinis teleskopas.
Į XMM-Newton darbų apimtį įeina rentgeno spinduliavimo iš Saulės sistemos objektų aptikimas, regionų,
kur susidaro žvaigždės, tyrimai, galaktikų spiečių susidarymo ir vystymosi, ypač masyvių
juodųjų skylių aplinkos tyrimai ir paslaptingosios
tamsiosios materijos stebėjimas.
XMM-Newton aptiko už 10 mlrd. švm. esantį galaktikų spiečių XMMXCS 2215-1738 su raudonojo
poslinkio reikšme z=1.45. 2006 m. rugpjūtį tirtas Hubble teleskopo aptiktas SCP 06F6 objektas,
kuris, pasirodo, turįs rentgeninio spinduliavimo skraistę aplink save, kuri yra dviem eilėm didesnio stipumo
nei paprastai turi supernovos. 2010 m. užfiksuotas dviejų galaktikų grupių, apimančių tūkstančius galaktikų, susidūrimas.
2011 m. birželį Ženevos un-to komanda paskelbė, kad stebėjo 4 val. trukusį pliūpsnį, kuris piko
metu vidutinį lygį viršijo 10 tūkst. kartų kai supergigantiškos žydrosios žvaigždės IGR J18410-0535
išmestą medžiagą dalinai suvirškino mažesnioji lydinčioji neuroninė žvaigždė. 2013 m. vasarį paskelbta,
kad XMM-Newton pirmąkart išmatavo supermasyvios juodosios skylės NGC 1365 galaktikos centre sukimosi greitį.
2014 m. vasarį analizė nustatė apie 3,5 KeV signalą iš galaktikų spiečiaus, kuriam atsirasti galimi keli su
tamsiąja materija susiję scenarijai tarp jų ir šiltosios (minkštosios) tamsiosios materijos atvejis.
Čandros perversmas
Čandrą (pradžioje vadintą AXAF observatorija) į orbitą 1999 m. liepą iškėlė šatlas Kolumbija. Ji
tapo 3-iuoju NASA orbitiniu teleskopu (vėliau dar ir optinis Spitzer)
po optinio Hubble ir gama spindulių Compton2. Ji buvo pavadinta indo Subramanjanos Čandasekaros1) garbei.
Per dešimtmetį NASA rentgeno observatorija Chandra pakeitė mūsų supratimą apie Visatą,
nustačiusi spinduliavimą iš intensyviausių kosminių reiškinių. Rentgeno spinduliai yra trumpesnio ilgio bei
didesnio dažnio ir neša didžiausią energijos kiekį ir turi didžiausią skvarbą. Juos skleidžia ypatingai karšti
objektai (per 1 mln. laipsnių). Jų didelė skvarba apsunkina jų fiksavimą, nes jie veidrodžius skrodžia kiaurai.
Čandros veidrodžiai padengti retu iridžiu, geriau atspindinčiu rentgeno spindulius. Vietoj įgaubtų
veidrodžių (kaip optiniuose teleskopuose), Čandros veidrodžiai išdėlioti poromis siaurėjančio cilindro
forma. Veidrodžiai taip išgaubti į vidų (parabolės ir hiperbolės kreivėmis),
kad spinduliai rikošetu atšoktų nuo jų į židinį.
4-ios tokių veidrodžių poros renka spindulius iš įvairių apžvalgos pusių ir surenka į bendrą vaizdą.
liaužiančio kritimo metodikos trūkumas yra dideliuose tarpuose tarp veidrodžių, pro kuriuos gali praeiti
rentgeno spinduliai. Tad nepaisant teleskopo nemažo skersmens (140 cm), faktinis priimantysis paviršius yra gerokai mažesnis.
Praėję veidrodį spinduliai fokusuojami prietaisų modulyje, kurio du pagrindiniai detektoriai yra yra
vienoje linijoje su židininiu paviršiumi. Spektrometras (ACIS) naudoja PZS elektroninius detektorius
(įkraunamo ryšio prietaisas - fotojuostelės analogas skirtas šviesos fiksavimui) spinduliavimo iš tiriamo
šaltinio atvaizdavimui bei jo energijos ir bangos ilgio matavimui. Praktiškai gaunamas ekvivalentas optiniam spektrui.
HRC kamera tai 19 megapikselių detektorius, priimantis minkštąjį rentgeno spinduliavimą. Jis gali
būti naudojamas ir kartu su difrakcinėmis gardelėmis (siaurų plyšių sistema per juos lūžta arba
išsklaidomi lygiagretūs spinduliai taip sukuriant platesnį spektrą).
Planuotą 5-iem metams Čandros eksploatavimo laiką NASA pratęsė iki 10 m., tačiau ir po jų
veikimo pablogėjimo nepastebėta. Per tą laiką padaryta nemažai nepaprastų nuotraukų ir gerokai
pakeistas supratimas apie Visatą. Tarp pažymėtinų atradimų neįprastų struktūrų nustatymas
supernovų centre, supertankių neutroninių žvaigždžių ir
juodųjų skylių (taipogi ir Paukščių tako centre
su kelių milijonų Saulių mase bet ši juodoji skylė neskleidžia tokio stipraus rentgeno spinduliavimų kaip
juodosios skylės kitų galaktikų centruose, tačiau toje srityje vis tiek yra stiprus rentgeninio spinduliavimo
laukas. Čandra išsiaiškino šį reiškinį pasirodo, greta juodosios skylės yra keli rentgeno šaltiniai
neutroninės žvaigždės ir baltosios nykštukės) nustatymas. Buvo nustatyta, kad dauguma įprastinių
žvaigždžių (tarp jų ir mūsiškė Saulė) skleidžia rentgeno spinduliavimą šiame diapazone galima aptikti
netgi vizualiai nematomus šaltus objektus, tokius kaip rudąsias nykštukes. 1) Subramanjana Čandasekara (1910-1995) gimė Lahore (dabart.
Pakistanas), studijavo Madrse, o Kembridže apgynė daktaro disertaciją, kurioje įrodė, kad baltosios
nykštukės turi viršutinę masės ribą, virš kurios jos virsta neutroninėmis žvaigždėmis, skleidžiančiomis
rentgeno spinduliavimą. Persikėlęs į JAV, dirbo Čikagos un-te. Pasižymėjo keliais atradimais žvaigždžių evoliucijos srityje.
2) Compton gama spindulių orbitinė observatorija (CGRO) veikė 1991-2000
m. ir aptikdavo spinduliavimą diapazone nuo 20 keV iki 30 GeV. Pavadinta Nobelio premijos laureato A.
Komptono garbei. Nors prietaisa veikė puikiai, sugedus vienam giroskopui, buvo nuspręsta stotį nuimti
iš orbitos, kad vėliau nekeltų grėsmės. Jos atmosferoje nesudegę liekanos nukrito į Ramųjį vandenyną. Papildomai skaitykite:
Maloniai pasitiksime žinias apie bet kokius
Jūsų pastebėtus sunkiai paaiškinamus reiškinius.
Juos prašome siųsti el.paštu: san-taka@lithuanian.net
arba pateikti šiame puslapyje.
UFO sightings and other phenomenas in/under Lithuanian sky.
Please inform us about everything you noticed and find unexplainable in the night sky or even during
your night dreams, or in the other fields of life.
|