Что во вселенной излучает рентгеновские лучи

Интересные факты о рентгеновском излучении

Факт 1. Рентгеновское излучение широко распространено во всей Вселенной. Правда, те его отголоски, что возникают на других небесных телах – звёздах и планетах – не доходят до нас, так как земная атмосфера поглощает их. Но собственные рентгеновские источники есть и на нашей планете – излучение возникает в ходе радиоактивного распада и ядерных реакций.

Факт 2. Открыл это излучение учёный Вильгельм Рёнтген, поначалу назвав его “икс-лучами”. Но позднее стала использоваться его фамилия, правда, в слегка видоизменённом виде – “рентген”, а не “рёнтген”. Состоялось это знаменательное открытие в 1895 году, хотя ещё за 8 лет до этого знаменитый Никола Тесла поверхностно исследовал новые лучи. Правда, он не придал им значения и не стал углубляться в исследования.

Факт 3. Первым в истории снимком, сделанным с помощью рентгеновского аппарата, стал снимок руки жены изобретателя Вильгельма Рёнтгена, на котором отчётливо видно кости и обручальное кольцо на пальце. Супруга его, кстати, отнюдь не пришла в восторг – взглянув на снимок, она испуганно воскликнула, что видела свою смерть.

Факт 4. Открытие рентгеновского излучения сильно продвинуло медицину вперёд. Сейчас около 70% всех диагнозов в мире ставится именно с его помощью, причём более половины всех снимков приходится на стоматологическую отрасль. Лечение зубов без предварительного их “просвечивания” рентгеном сейчас не практикуется нигде, кроме разве что совсем уж глухих мест вроде некоторых стран Африки.

Факт 5. Обычные молнии являются источником мощного рентгеновского излучения, по силе примерно вдвое превосходящего то, что генерируется медицинскими приборами. В среднем на каждый 1 м² земной поверхности ежегодно приходится около шести ударов молний, так что излучения на нашей планете хватает с избытком.

Факт 6. Некоторые привычные нам вещи могут являться источником слабого рентгеновского излучения. Например, самый обыкновенный скотч, или липкая лента. В смотанном состоянии он статичен, но при разматывании ленты микрокристаллы в ней деформируются, вызывая триболюминисценцию. Правда, уровень излучения, возникающего при этом, настолько слаб, что зафиксировать его можно только очень чувствительными приборами.

Факт 7. В начале XX века в США одно предприимчивое обувное ателье, занимавшееся пошивом обуви на заказ, предлагало всем покупателям сделать рентгеновский снимок ног, чтобы изготовить им идеально сидящую на ноге обувь. Просуществовала эта практика недолго, так как было обнаружено, что радиация в таких количествах наносит здоровью непоправимый вред.

Факт 8. В больших дозах рентгеновское излучение действительно может быть опасно, и из-за него может даже развиться лучевая болезнь. При периодических медицинских обследованиях это не страшно, а вот врачи-рентгенологи спустя пару десятков лет работы часто имеют серьёзные проблемы со здоровьем, несмотря на все защитные меры.

Факт 9. В среднем за одно обследование руки или ноги на рентгеновском аппарате в клинике пациент получает дозу излучения, примерно равную 0,001 мЗв (миллизиверт). Это совсем немного – чуть меньше, чем мы получаем за день просто от природного фона на поверхности Земли, а потому совсем не опасно. А вот рентгеновский снимок грудной клетки облучает примерно в 10 раз сильнее.

Факт 10. Большинство современных орбитальных телескопов в космосе работают именно в рентгеновском диапазоне (и в других, впрочем, тоже), а не в визуальном. Они фиксируют излучение, распространяющееся во Вселенной, и на основании этого уже формируются те фотоснимки, которые мы можем увидеть.

Источник

Получена первая карта наблюдаемой Вселенной в рентгеновском излучении

Природа таинственной темной энергии, ответственной за ускорение Вселенной – один из самых волнующих вопросов астрономии и физики. Ученые полагают, что это может быть как энергия вакуума, соответствующая космологической постоянной общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, так и изменяющееся во времени энергетическое поле. Ответ на этот вопрос может стать отправной точкой фундаментальной революции в физике. Рентгеновские наблюдения скоплений галактик дают информацию о скорости расширения Вселенной, вот почему миссия германо-российского аппарата «Спектр-Рентген-Гамма», «Спектр-РГ», (SRG) с рентгеновским телескопом eRosita на борту, получил новую карту наблюдаемой Вселенной.

Перед вами будни Вселенной: ускорение и распад материи, нагретой до сверхвысоких температур, обжигающий газ, черные дыры и взрывы звезд.

Рентгеновское излучение – это невидимое электромагнитное ионизирующее излучение. Рентгеновские лучи, открытые в 1895-96-м году немецким физиком Вильгельмом Рентгеном, способны проникать во все вещества, в той или иной степени теряя свою интенсивность.

Мир в рентгеновском свете

Так как во Вселенной всем управляет гравитация, она же доминирует в эволюции и формировании галактик. Как написано на сайте Института Макса Планка, «рентгеновские наблюдения скоплений галактик дают информацию о скорости расширения Вселенной, доле массы в видимом веществе и амплитуде первичных флуктуаций, являющихся источником скоплений галактик и всей структуры Вселенной.» Исследователи также сообщают, что инструмент eRosita, сканирующий глубины космоса и исследующий структуру Вселенной, получил новую карту ночного неба. Изображение фиксирует множество так называемых насильственных действий в космосе – случаев, когда материя ускоряется, нагревается и измельчается.

Передача первого набора данных, полученных eRosita, была завершена в середине июня. Рентгеновский телескоп регистрирует более миллиона источников рентгеновского излучения. Как пишут исследователи, это почти то же самое число, что было обнаружено за всю историю рентгеновской астрономии. За шесть месяцев астрономам удвоили известное количество источников излучения. Напомню, что «Спектр-РГ» был запущен в июле прошлого года и отправлен на наблюдательную позицию примерно в 1,5 миллионах километров от Земли.

Сверхскопление галактик Шепли является одним из самых массивных во Вселенной

Полученные данные ошеломляют! Надеюсь, наша работа произведет революцию в рентгеновской астрономии.

Кирпал Нандра, возглавляющая группу высокоэнергетической астрофизики в Институте внеземной физики Макса Планка (MPE) в Гархинге, Германия.

Рентгеновская карта Вселенной

На самой подробной и обширной карте звездного неба в мире около миллиона источников рентгеновского излучения. Полоса посередине – плоскость галактики Млечный Путь, центр которой находится в середине эллипса. Астрономы отмечают, что карта была закодирована с помощью цвета, чтобы помочь описать происходящее. Специалисты Роскосмоса пояснили журналистам русской службы ВВС News, что «синие лучи – это фотоны, с энергией 1-2,3 килоэлектронвольт, что соответствует температуре излучающего горячего вещества от 10 до 25 миллионов градусов Кельвина. Зеленые участки — это диапазон 0,6-1 кэВ, и температура вещества от 60 до 10 млн градусов. Красные — самые «холодные» — 0,3-0,6 КэВ и 3-6 млн градусов.»

На большей части плоскости галактики преобладают высокоэнергетические источники. Отчасти это объясняется тем, что большое количество газа и пыли поглотило и отфильтровало низкоэнергетическое излучение. Источники включают звезды с сильными, магнитно активными и чрезвычайно горячими атмосферами. Зеленые и желтые цвета, образующие грибовидный объект – горячий газ внутри и сразу за пределами нашей Галактики. Этот материал запечатлевает информацию о формировании и эволюции Млечного Пути.

Яркое желтое пятно чуть выше плоскости справа – скопление остатков сверхновых – обломков взорвавшихся звезд, ударные волны которых перегрели окружающий кокон пыли и газа. На этом изображении остаток сверхновой Велы. Это остатки взрыва, произошедшего тысячи лет назад, всего в 800 световых годах от Земли.

Рассеянное красное свечение в верхней и нижней частях карты – в основном рентгеновское излучение от горячего газа далеко за пределами Млечного Пути. Белые крапинки представляют собой сигнатуру сверхмассивных черных дыр. Удивительно, но около 80% всех источников на новой карте – гигантские черные дыры, которые находятся в центрах далеких галактик.

Как вы думаете, удастся ли ученым разгадать тайны темной энергии? Обсудить эту и другие тайны Вселенной можно здесь!

Некоторые из сверхмассивных черных дыр на карте, были замечены, когда Вселенная была моложе одного миллиарда лет, что составляет менее 10% ее нынешнего возраста. «Спектр-РГ» и установленный на нем инструмент eRosita в течение ближайших 3,5 сделают семь всероссийских съемок, что позволит телескопу уточнять данные, удалять ошибки и проникать все глубже в космос в поисках слабых источников рентгеновского излучения, которые по-другому никак не обнаружить.

Одна из ключевых задач мисси состоит в том, чтобы составить карту распределения горячего рентгеновского газа, который освещает большие скопления галактик. Астрономы надеются, что эта информация может привести их к новым представлениям о том, как устроена Вселенная и как она изменилась с течением времени. Вполне возможно, что в этом проекте окажутся подсказки о природе темной энергии.

Источник

Космос полон рентгеновских лучей, происходящих от неизвестных источников

Во Вселенной всегда регистрировалось достаточно много инфракрасных излучений, исходящих от горячих звезд и галактик. Некоторые из них замечаются в микроволновом фоне. Отдельные частицы излучения имеют рентгеновскую природу. Сегодня астрономы тщательно их изучают, чтобы понять, действительно ли они зарождаются в соседних системах или же каким-то образом появляются в структуре Солнечной системы. Тем не менее, большие группы лучей излучаются неизвестным источником.

23 сентября были озвучены результаты исследования, которые показали, что существенная доля излучения образуется в «микрорайоне», расположенном все-таки в нашей Солнечной системе.

Всего же сегодня астрономы называют два источника рентгена, о происхождении которых известно достаточно много. Первый — это солнечный ветер, исходящий непосредственно от солнечного вещества и заполняющий все околоземное пространство. Второй источник находится в межзвездном пространстве, расположенном вокруг Земли и Солнца.

«Результаты наших анализов показали, что доля излучения, исходящая от солнечного ветра, составляет лишь 40% от того, что мы сегодня можем наблюдать в Галактике», — сообщил авторитетный астрофизик из Университета Майами Массимилиано Галеацци. Он добавил также, что «остальная доля рентгеновского излучения исходит от местных горячих точек, так называемых «пузырей», доказывая, что они все-таки существуют».

Тем не менее, специалисты регистрировали также долю лучей, имеющих весьма серьезную энергию, которые не могут происходить от горячих «пузырей» или от солнечного ветра.

«При излучении более высоких энергий эти источники выделяют менее четверти рентгеновских лучей. Это наталкивает нас на мысль о том, что имеется некий неизвестный источник лучей в другом диапазоне энергий», — заявил ведущий автор исследования, астрофизик из майамского университета Юарай Упрети.

С момента обнаружения первых излучений во Вселенной прошло несколько десятилетий. Предпринималось множество попыток обнаружить, что же пронизывает пространство. Всего были выведены три теории по этому поводу. Первоначально высказывалась идея о том, что рентген возникает как фон из дальних вселенских секторов. Но эти доводы были достаточно быстро забракованы и более их не обсуждали. Одновременно выяснилось, что на просторах бескрайнего космоса находится достаточно большое количество нейтрального газа, и он способен вести масштабное поглощение этих лучей. Этот факт натолкнул астрономов на то, что лучи происходят в достаточной близости к нашему Солнцу.

Источником лучей, как сегодня считают многие специалисты, вероятнее всего, является огромный пузырь, состоящий из сильно нагретого газа ионизированной природы. В нем присутствуют электроны, заряженные энергией. Есть вероятность, что именно они и являются излучателями тех самых рентгеновских лучей. Именно структура, в которой сохраняются эти электроны, и называется «местными горячими пузырями».

«Мы придерживаемся того мнения, что где-то около 10 млн. лет назад взорвалась сверхновая звезда, после чего ее ионизирующий газ и наполнил эти пузыри», — заявил господин Галеацци.

«Между тем, взрыва только одной сверхновой звезды было бы просто недостаточно для того, чтобы создать столь большую полость, внутри которой бы достигались такие высочайшие температуры», — добавляет астроном. «По всей вероятности, взрывов было 2 либо даже 3 – и они происходили один внутри другого».

Теория о местном горячем пузыре существует уже более 25 лет. В первый раз ее стали озвучивать в 90-е годы, когда был обнаружен мощный поток рентгеновских лучей с сильным зарядом. Дело в том, что наше Солнце ежесекундно излучает ветер во всех четырех направлениях. Он включает в себя газ, наполненный ионами, в структуре имеется четкое разделение электронов с ионами. Данная особенность указывает на то, что этот ветер способен транслировать в пространство электро- и непосредственно магнитные поля.

В случае, когда заряженный ветер входит в связь с карманами нейтрального газа, в котором ионы и электроны все еще находятся во взаимодействии, то этот ветер забирает электроны, вызывая в них возбуждение. Потеря ими при этом энергии выливается в излучение рентгеновских волн. Теперь же ученые столкнулись со сложностями, которые стоят на пути изучения теории горячих пузырей. Ведь наличие в космосе рентгена является единственным признаком ее логичности, ведь если эти горячие пузыри существуют на самом деле, то тогда они могут раскрыть некоторые загадки, касающиеся формирования ряда секторов нашей Галактики.

В настоящее время ученые работают над созданием аппарата для проведения точных замеров процента рентгеновского излучения. С этой целью в космос будет запущен спутник под названием ROSAT. Его запуск станет частью большой миссии, направленной на изучение космоса.

Источник

Дискретные источники рентгеновских лучей

Рентгеновские лучи занимают область спектра электромагнитных колебаний с длинами волн от 0,3 до100 Å. Это область очень коротковолнового излучения и формально не следовало помещать этот параграф в главу, которая посвящена исследованию Вселенной с помощью радиоволн — самых длинноволновых электромагнитных колебаний. Но рентгеновские лучи не относятся и к оп­тической части спектра. Поэтому помещение данных о дискретных источниках рентгеновских лучей в настоя­щую главу имеет то оправдание, что оно позволит объе­динить исследования, выполненные в неоптическом диапазоне лучей.

Рентгеновские лучи полностью поглощаются атмосфе­рой и до поверхности Земли не доходят. Чтобы выяснить, нет ли во Вселенной объектов, испускающих эти лучи, нужно производить заатмосферные наблюдения. Вопрос этот очень важен, так как рентгеновские лучи находятся на другом от радиоволн конце спектра электромагнитных колебаний, в то время как оптические лучи занимают середину спектра. Имея данные об излучении небесных тел в радио диапазоне, оптическом диапазоне и в диапазоне рентгеновских лучей, астрономия располагала бы возможностью извлекать основную информацию, содержа­щуюся во всем спектре электромагнитных колебаний.

Один дискретный источник рентгеновского излучения известен уже давно — это наше Солнце. Понятно, почему рентгеновское излучение Солнца доступно регистрации. Каждая звезда излучает во всех длинах волн. Но в радио­волнах и в рентгеновских лучах обычные звезды излу­чают энергии в миллионы раз меньше, чем в оптическом диапазоне поэтому эти излучения пока неуловимы. Только благодаря большой близости Солнца можно при­нимать его радио- и рентгеновское излучение.

Возникает, однако, вопрос, нет ,ли на небе каких-нибудь специфичных объектов, обладающих сильным доступным измерению рентгеновским излучением? Ведь имеются, как выяснилось, объекты с сильным радиоиз­лучением. Разрешить этот вопрос можно только при помощи заатмосферных наблюдений.

В июне 1962 г. высотная ракета, снабженная спе­циальным устройством для регистрации потока рентгеновских лучей в длине волны 3 Å, поднялась в штате Нью-Мексико (США). Она обнаружила мощ­ный, источник рентгеновских лучей в области центра Галактики. Последующие запуски ракет позволи­ли внимательно изучить значительную область (58% все­го неба) при разрешающей способности детектора около двух градусов. Исследование записей приборов привело X. Фридмана и его сотрудников к выводу о существова­нии еще двух сильных дискретных источников рентге­новских лучей. Один из них находится в созвездии Скорпиона на расстоянии 20° от направления на галактический центр. Детектор прошел область Скорпиона восемь раз, что по­зволило построить диаграмму распределения интенсивностей рентгеновских лучей в этой области. Полная интен­сивность, источника сравнима с интенсивностью в том же диапазоне спокойного Солнца, которая также измерена при помощи высотных ракет.

Третий дискретный источник рентгеновских лучей совпадает с Крабовидной туманностью, которая является результатом вспышки сверхновой звезды, происшедшей в нашей Галактике в 1054 г. Крабовидная туманность — оптически яркий объект и сильный источник радиоизлу­чения. Теперь выяснилось, что она является также мощным излучателем рентгеновских лучей.

Первые наблюдения дискретных источников рентге­новских лучей обладали малой точностью и чувствитель­ностью. Недостаточная стабилизация высотных ракет, с которых велись наблюдения, не позволяла уверенно определять направление источника. По этой же причине низка была разрешающая способность наблюдений: два близких дискретных источника принимались за один.

Введение усовершенствований в методы стабилизации высотных ракет и использование искусственных спутни­ков Земли позволило значительно повысить точность фиксации положений источников рентгеновского излуче­ния, Теперь она доведена до десятка секунд дуги. Повы­силась также чувствительность детекторов, что позволя­ет обнаруживать более слабые источники.

В 1977 г. Форман и его сотрудники составили каталог рентгеновских источников излучения, построенный при помощи наблюдений, выполненных на ИСЗ «Ухуру» и содержащий 261 источник. А общий каталог, опубли­кованный в 1979 г. П. Р. Амнуэлем, О. Г. Гусейновым и Ш. Ю. Рахамимовым, включает 517 рентгеновских источ­ников излучения.

Расположение на небе этих объектов, как и в случае источников радиоизлучения, указывает на существование двух категорий объектов. Первые имеют достаточно силь­ную галактическую концентрацию — это, как правило, более сильные источники. Вторые галактической кон­центрации не обнаруживают. Очевидно, что среди первых должны преобладать галактические объекты, а среди вторых — внегалактические.

Благодаря достигнутой высокой точности определения положений значительное число рентгеновских источников излучения уже отождествлено с оптически наблюдаемыми объектами. Около сорока из них оказались связанными с двойными звездами. В тесных двойных системах вслед­ствие сильных взаимодействий происходит перетекание вещества от одного компонента к другому. В том месте, где сильно ускорившаяся струя вещества падает на по­верхность звезды, резко возрастает температура, в излу­чении усиливается коротковолновая часть спектра, в том числе рентгеновская. Особенно велики скорости, высоки температуры и сильно рентгеновское излучение, если ве­щество перетекает с нормальной звезды на компактный компонент — нейтронную звезду либо, возможно, «черную дыру». Некоторые из этих объектов оказались рентгенов­скими пульсарами.

Например, рентгеновский источник НегХ-1 отож­дествлен с затменной двойной HZ Her. Наблюдения по­казали, что рентгеновский источник затмевается с перио­дом в 1,7 суток. При этом рентгеновское излучение пол­ностью прекращается на 0,24 суток. «Включение» и «выключение» рентгеновского излучения происходит поч­ти мгновенно, что, в соответствии с теорией, указывает на малую величину области, где генерируется это излу­чение. Оптическая переменность у двойной имеет тот же период —1,7 суток. Рентгеновский источник кроме того обнаруживает импульсивную переменность с периодом 1,24 секунды — это пульсар.

Восемь рентгеновских источников излучения оказа­лись связанными с шаровыми скоплениями. Здесь наибо­лее интересным является то обстоятельство, что во всех случаях источник расположен в центре скопления. Если это опять двойные системы, в которых один из компонен­тов в свою очередь— двойная звезда, то почему все они находятся в центре скоплений? Массы двойных систем не­велики, и значительную часть времени они должны про­водить на заметных расстояниях от центра скопления. Очень мала вероятность события, в котором все восемь двойных систем оказались бы в центре своих скоплений. Но если рентгеновское излучение вызывается столкновением и разогреванием струй вещества при приближении к «черной дыре», масса которой велика, порядка 1000 масс Солнца, то центральное положение источника в скоплении закономерно. Большие массы, взаимодейст­вуя гравитационно с остальными телами скопления, должны скапливаться в его центре. Именно с рентгеновскими источниками излучения, расположенными в цент­рах шаровых скоплений, связаны наибольшие надежды на обнаружение «черных дыр». Но, конечно, нужны до­полнительные аргументы, а пока их найти не удается.

Интересно, что рентгеновский объект, расположенный в ядре Галактики, имеет сходные черты с теми, которые наблюдаются в центрах шаровых скоплений. Может быть, в центре Галактики находится «черная дыра»?!

Рентгеновским источником излучения является пуль­сар Крабовидной туманности. Он не входит в двойную систему, и его рентгеновское излучение является резуль­татом высокой температуры не остывшей поверхности молодой нейтронной звезды. Рентгеновским излучателем является и сама Крабовидная туманность. В этом моло­дом реликте сверхновой скорости газовых масс еще ве­лики, высокая температура их столкновений вызывает рентгеновское излучение.

Большое число внегалактических рентгеновских ис­точников излучения отождествлено с галактиками. Во всех случаях это галактики, обладающие особенностями —широкими эмиссионными линиями в спектрах, ука­зывающими на бурные процессы, и большими скоростями газовых масс в ядрах этих галактик.

Таким образом рентгеновское излучение, само редко встречающееся, являющееся особенностью, всегда оказы­вается связанным с телами, природа которых необычна.
Т.А.Агекян «Звезды, Галактики, Метагалактики» 1981 год. Издание третье, переработаное и дополненое

Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем форуме о космосе .

Источник