Рентгеновский переходный процесс
Рентгеновское излучение происходит от многих небесных объектов. Эти выбросы могут иметь характер , возникать периодически или представлять собой кратковременное астрономическое событие . В рентгеновской астрономии многие источники были обнаружены путем размещения детектора рентгеновского излучения над атмосферой Земли . Часто первым источником рентгеновского излучения, обнаруженным во многих созвездиях, является рентгеновский транзиент . Эти объекты демонстрируют меняющиеся уровни рентгеновского излучения. Астроном NRL доктор Джозеф Лацио заявил: [1] «...небо, как известно, полно переходных объектов, излучающих рентгеновские и гамма-лучи, ...». Растет число рецидивирующих рентгеновских транзиентов. В смысле путешествия как транзиента единственным звездным источником рентгеновского излучения, не принадлежащим к созвездию, является Солнце . Если смотреть с Земли, Солнце движется с запада на восток по эклиптике , проходя в течение одного года через двенадцать созвездий Зодиака и Змееносца .
Экзотические рентгеновские транзиенты
[ редактировать ]
SCP 06F6 — (или был) астрономический объект неизвестного типа, обнаруженный 21 февраля 2006 года в созвездии Боёта. [2] во время обзора скопления галактик CL 1432.5+3332.8 с помощью космического телескопа Хаббл . усовершенствованной камеры для обзоров широкоугольного канала [3]
Европейский рентгеновский спутник XMM Newton в начале августа 2006 года сделал наблюдение, которое, судя по всему, показало рентгеновское свечение вокруг SCP 06F6 . [4] на два порядка ярче, чем у сверхновых. [5]
Новая или сверхновая
[ редактировать ]Большинство астрономических источников рентгеновского излучения имеют простую и последовательную временную структуру; обычно быстрое прояснение с последующим постепенным исчезновением, как в случае новой или сверхновой .
ГРО J0422+32 [6] — рентгеновская новая звезда и кандидат в чёрные дыры , обнаруженная инструментом BATSE на спутнике Гамма-обсерватории Комптона 5 августа 1992 года. [7] [8] Во время вспышки было замечено, что он был сильнее источника гамма-излучения Крабовидной туманности до энергии фотонов около 500 кэВ . [9]
Переходный бинарный источник рентгеновского излучения
[ редактировать ]XTE J1650-500 — транзиентный двойной источник рентгеновского излучения, расположенный в созвездии Ара . Бинарный период равен 0,32 дня. [10]
Мягкий рентгеновский переходный процесс
[ редактировать ]« Мягкие рентгеновские транзиенты » состоят из какого-то типа компактного объекта (вероятно, нейтронной звезды) и некоторого типа «нормальной» звезды малой массы (т.е. звезды с массой, составляющей некоторую часть массы Солнца). Эти объекты демонстрируют меняющиеся уровни низкоэнергетического или «мягкого» рентгеновского излучения, вероятно, каким-то образом вызванного переменным переносом массы от нормальной звезды к компактному объекту. По сути, компактный объект «пожирает» нормальную звезду, и рентгеновское излучение может дать лучшее представление о том, как происходит этот процесс. [11]
Мягкие рентгеновские транзиенты Cen X-4 и Apl X-1 были обнаружены Хакучо , рентгеновским первым японским астрономическим спутником .
Рентгеновский взрывник
[ редактировать ]Рентгеновские барстеры — это один класс рентгеновских двойных звезд, демонстрирующих периодическое и быстрое увеличение светимости (обычно в 10 или более раз), достигающее максимума в рентгеновском режиме электромагнитного спектра . Эти астрофизические системы состоят из аккрецирующего компактного объекта , обычно нейтронной звезды или иногда черной дыры , и звезды-спутника-донора; масса звезды-донора используется для классификации системы как с большой массой (более 10 масс Солнца рентгеновской двойной системы ) или с малой массой (менее 1 массы Солнца), сокращенно LMXB и HMXB соответственно. Рентгеновские всплески отличаются от других источников рентгеновских транзиентов (таких как рентгеновские пульсары и мягкие рентгеновские транзиенты ), демонстрируя резкое время нарастания (1–10 секунд) с последующим спектральным смягчением (свойство охлаждения черных тел) . ). Отдельные всплески характеризуются интегральным потоком 10 39-40 плохой. [12]
Гамма-барстер
[ редактировать ]Гамма -всплеск (GRB) — это очень яркая вспышка гамма-лучей — самой энергичной формы электромагнитного излучения . GRB 970228 — гамма-всплеск, обнаруженный 28 февраля 1997 года в 02:58 UTC . До этого события гамма-всплески наблюдались только на длинах волн гамма-излучения. В течение нескольких лет физики ожидали, что за этими вспышками последует более продолжительное послесвечение на более длинных волнах, таких как радиоволны , рентгеновские лучи и даже видимый свет . Это был первый всплеск, для которого наблюдалось такое послесвечение. [13]
Был обнаружен переходный источник рентгеновского излучения, который постепенно исчезал со степенным наклоном в течение нескольких дней после взрыва. Это рентгеновское послесвечение было первым когда-либо обнаруженным послесвечением GRB. [14]
Переходные рентгеновские пульсары
[ редактировать ]Для некоторых типов рентгеновских пульсаров звездой-компаньоном является Ве-звезда , которая вращается очень быстро и, по-видимому, сбрасывает диск газа вокруг своего экватора. Орбиты нейтронной звезды с этими спутниками обычно большие и очень эллиптической формы. Когда нейтронная звезда пройдет поблизости или через околозвездный диск Be, она захватит материал и временно станет рентгеновским пульсаром. Околозвездный диск вокруг звезды Be расширяется и сжимается по неизвестным причинам, поэтому это временные рентгеновские пульсары, которые наблюдаются лишь периодически, часто с интервалами от месяцев до лет между эпизодами наблюдаемых рентгеновских пульсаций.
SAX J1808.4-3658 — это кратковременный аккрецирующий миллисекундный рентгеновский пульсар , имеющий прерывистый характер. Кроме того, у SAX J1808.4-3658 были замечены колебания рентгеновских всплесков и квазипериодические колебания в дополнение к когерентным рентгеновским пульсациям, что делает его розеттским камнем для интерпретации временного поведения рентгеновских лучей малой массы. двоичные файлы .
Сверхгигантские быстрые рентгеновские транзиенты (SFXT)
[ редактировать ]Растет число повторяющихся рентгеновских транзиентов, характеризующихся короткими вспышками с очень быстрым временем нарастания (~ десятки минут) и типичной продолжительностью в несколько часов, которые связаны с OB- сверхгигантами и, следовательно, определяют новый класс массивных рентгеновских транзиентов. Двойные лучевые системы: сверхгигантские быстрые рентгеновские транзиенты (SFXT). [15] XTE J1739–302 — один из них. Обнаруженный в 1997 году, остававшийся активным всего один день, с рентгеновским спектром, хорошо сочетающимся с тепловым тормозным излучением (температура ~20 кэВ), напоминающим спектральные свойства аккрецирующих пульсаров, он сначала был классифицирован как пекулярный Be/X- лучевой транзиент с необычно короткой вспышкой. [16] Новый всплеск наблюдался 8 апреля 2008 года со Swift . [16]
Солнце как рентгеновский транзиент
[ редактировать ]Тихое Солнце хотя и менее активно, чем активные области, но наполнено динамическими процессами и переходными событиями (яркими точками, нановспышками и джетами). [17]
Корональный выброс массы (CME) — это выброшенная плазма, состоящая в основном из электронов и протонов (в дополнение к небольшим количествам более тяжелых элементов, таких как гелий, кислород и железо), а также захватывающих корональных областей закрытого магнитного поля . Мелкомасштабные энергетические сигнатуры, такие как нагрев плазмы (наблюдаемый как компактное мягкое рентгеновское просветление), могут указывать на приближающийся КВМ. Мягкая рентгеновская сигмоида (S-образная интенсивность мягких рентгеновских лучей) является наблюдательным проявлением связи между структурой короны и образованием КВМ. [18]
Первое обнаружение коронального выброса массы (КВМ) как такового было сделано 1 декабря 1971 года Р. Таузи из Исследовательской лаборатории ВМС США с использованием 7-й орбитальной солнечной обсерватории ( OSO 7 ). [19] Более ранние наблюдения корональных переходных процессов или даже явлений, наблюдаемых визуально во время солнечных затмений , теперь понимаются как, по сути, одно и то же.
Самое большое геомагнитное возмущение, возникшее предположительно в результате «доисторического» КВМ, совпало с первой наблюдавшейся солнечной вспышкой в 1859 году. Вспышку наблюдал визуально Ричард Кристофер Кэррингтон , а геомагнитную бурю наблюдали с помощью записывающего магнитографа в Кью Гарденс . Тот же прибор зафиксировал крючок — мгновенное возмущение ионосферы Земли ионизирующими мягкими рентгеновскими лучами . В то время это было нелегко понять, поскольку оно предшествовало открытию рентгеновских лучей ( Рентгеном ) и признанию ионосферы ( Кеннелли и Хевисайду ) .
Переходное рентгеновское излучение Юпитера
[ редактировать ]
В отличие от полярных сияний на Земле, которые кратковременны и возникают только в периоды повышенной солнечной активности, полярные сияния на Юпитере постоянны, хотя их интенсивность меняется изо дня в день. Они состоят из трех основных компонентов: основных овалов — ярких, узких (шириной < 1000 км) круглых образований, расположенных примерно под углом 16° от магнитных полюсов; [20] спутниковые авроральные пятна, соответствующие следам линий магнитного поля, соединяющих их ионосферы с ионосферой Юпитера, и переходные полярные выбросы, расположенные в пределах главных овалов. [20] [21] Авроральные эмиссии были обнаружены практически во всех частях электромагнитного спектра от радиоволн до рентгеновских лучей (до 3 кэВ).
Обнаружение рентгеновских переходных процессов
[ редактировать ]Рентгеновский монитор Solwind , получивший обозначение NRL-608 или XMON, был результатом сотрудничества Военно-морской исследовательской лаборатории и Национальной лаборатории Лос-Аламоса . Монитор состоял из двух коллимированных аргоновых пропорциональных счетчиков. Полоса пропускания прибора 3-10 кэВ определялась окном поглощения детектора (окно из бериллия 0,254 мм) и дискриминатором верхнего уровня. Объем активного газа (смесь П-10) имел глубину 2,54 см, что обеспечивало хороший КПД до 10 кэВ. Счеты записывались по 2 энергетическим каналам. Планчатые коллиматоры определяли поле зрения 3° x 30° (на полувысоте) для каждого детектора; длинные оси полей зрения были перпендикулярны друг другу. Длинные оси были наклонены на 45 градусов к направлению сканирования, что позволяло локализовать переходные процессы примерно до 1 градуса.
Эксперимент PHEBUS зафиксировал переходные процессы при высоких энергиях в диапазоне от 100 кэВ до 100 МэВ. Он состоял из двух независимых детекторов и связанной с ними электроники . Каждый детектор состоял из кристалла зародыша висмута (BGO) диаметром 78 мм и толщиной 120 мм, окруженного пластиковой антисовпадательной оболочкой. Два детектора были расположены на космическом корабле так, чтобы наблюдать 4 π стерадиана . Пакетный режим срабатывал, когда скорость счета в диапазоне энергий 0,1–1,5 МэВ превышала уровень фона на 8 σ (стандартные отклонения) за 0,25 или 1,0 секунды. В энергетическом диапазоне было 116 каналов. [22]
Также на борту Международной астрофизической обсерватории «Гранат» находились четыре инструмента WATCH , которые могли локализовать яркие источники в диапазоне от 6 до 180 кэВ с точностью до 0,5 ° с помощью коллиматора с ротационной модуляцией. В совокупности три поля зрения инструментов охватывали примерно 75% неба. Энергетическое разрешение составляло 30% по полувысоте при энергии 60 кэВ. В периоды затишья скорости счета в двух энергетических диапазонах (от 6 до 15 и от 15 до 180 кэВ) накапливались в течение 4, 8 или 16 секунд в зависимости от наличия памяти бортового компьютера. Во время всплеска или переходного процесса скорость счета накапливалась с временным разрешением 1 с за 36 с. [22]
Комптонская гамма-обсерватория (CGRO) проводит эксперимент по всплескам и переходным источникам (BATSE), который обнаруживает энергию в диапазоне от 20 кэВ до 8 МэВ.
WIND был запущен 1 ноября 1994 года. Первоначально спутник вращался вокруг Земли по лунной орбите. С помощью гравитационного поля Луны в дневном полушарии Земли удерживался апогей Ветра и проводились магнитосферные наблюдения. Позже в ходе миссии космический корабль «Ветер» был выведен на специальную «гало» орбиту солнечного ветра вверх по течению от Земли, около обращенной к Солнцу точки равновесия Солнце-Земля (L1). Спутник имеет период вращения ~ 20 секунд, ось вращения нормальна к эклиптике. WIND оснащен спектрометром переходного гамма-излучения (TGRS), который охватывает диапазон энергий 15 кэВ - 10 МэВ, с энергетическим разрешением 2,0 кэВ при 1,0 МэВ (E/delta E = 500).
Третий малый астрономический спутник США (SAS-3) был запущен 7 мая 1975 года с тремя основными научными задачами: 1) определить местоположение ярких источников рентгеновского излучения с точностью до 15 угловых секунд; 2) исследование избранных источников в диапазоне энергий 0,1-55 кэВ; и 3) постоянно искать в небе рентгеновские новые, вспышки и другие переходные явления. Это был вращающийся спутник с возможностью наведения. SAS 3 был первым, кто обнаружил рентгеновские лучи от сильномагнитной двойной системы WD, AM Her, обнаружил рентгеновские лучи от Алгола и HZ 43 и исследовал мягкий рентгеновский фон (0,1-0,28 кэВ).
Tenma был вторым японским спутником рентгеновской астрономии, запущенным 20 февраля 1983 года. Tenma имела детекторы GSFC , которые имели улучшенное энергетическое разрешение (в 2 раза) по сравнению с пропорциональными счетчиками и выполнили первые чувствительные измерения спектральной области железа для многих астрономические объекты. Энергетический диапазон: 0,1 кэВ – 60 кэВ. Пропорциональный счетчик газовых сцинтилляторов: 10 шт. по 80 см. 2 каждая, FOV ~ 3 град (FWHM), 2 - 60 кэВ. Монитор источника переходных процессов: 2–10 кэВ.
Индии Первый специализированный астрономический спутник , запуск которого на борту PSLV запланирован на середину 2010 года. [23] Помимо других научных направлений, Astrosat будет следить за рентгеновским небом на предмет новых транзиентов.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лацио Дж. «Астрономы обнаружили мощный взрывной источник радиоизлучения, указывающий на новый класс астрономических объектов» .
- ^ «Космический «светлячок» не похож ни на один известный объект» . Новые новости учёных . 16 сентября 2008 г.
- ^ Барбари; и др. (2009). «Открытие необычного оптического переходного процесса с помощью космического телескопа Хаббл». Астрофизический журнал . 690 (2): 1358–1362. arXiv : 0809.1648 . Бибкод : 2009ApJ...690.1358B . дои : 10.1088/0004-637X/690/2/1358 . S2CID 5973371 .
- ^ Брамфил, Джефф (19 сентября 2008 г.). «Как они задаются вопросом, кто ты такой» . Новости природы . дои : 10.1038/news.2008.1122 .
- ^ Генсике; Леван; Марш; Уитли (2009). «SCP06F6: Внегалактический переходный процесс с высоким содержанием углерода при красном смещении z ~ 0,14. Препринт, 2008 г.». Астрофизический журнал . 697 (2): L129–L132. arXiv : 0809.2562 . Бибкод : 2009ApJ...697L.129G . дои : 10.1088/0004-637X/697/2/L129 . S2CID 14807033 .
- ^ «ГРО+J0422» .
- ^ Хармон А; и др. (1992). Циркуляр МАС . 5584 .
{{cite journal}}: Отсутствует или пусто|title=( помощь ) - ^ Терпение W; и др. (1992). Циркуляр МАС . 5594 .
{{cite journal}}: Отсутствует или пусто|title=( помощь ) - ^ Линг Дж. К.; Уитон, Вашингтон (2003). «Наблюдения мягких γ-лучей BATSE за GROJ0422+32». Астрофиз Дж . 584 (1): 399–413. arXiv : astro-ph/0210673 . Бибкод : 2003ApJ...584..399L . дои : 10.1086/345602 . S2CID 118954541 .
- ^ Орос Дж.А.; и др. (2004). «Орбитальные параметры двойной черной дыры XTE J1650-500». Астрофиз Дж . 616 (1): 376–382. arXiv : astro-ph/0404343 . Бибкод : 2004ApJ...616..376O . дои : 10.1086/424892 . S2CID 13933140 .
- ^ Коркоран М.Ф. (октябрь 2001 г.). «Падение Аквилы Х-1» .
- ^ Левин WHG; ван Парадейс Дж; Таам Р.Э. (1993). «Рентгеновские всплески». Космические науки преп . 62 (3–4): 223–389. Бибкод : 1993ССРв...62..223Л . дои : 10.1007/BF00196124 . S2CID 125504322 .
- ^ Шиллинг, Говерт (2002). Вспышка! Охота за самыми большими взрывами во Вселенной . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . п. 101 . ISBN 0-521-80053-6 .
- ^ Коста Э; и др. (1997). «Открытие рентгеновского послесвечения, связанного со вспышкой гамма-излучения 28 февраля 1997 года». Природа . 387 (6635): 783–5. arXiv : astro-ph/9706065 . Бибкод : 1997Natur.387..783C . дои : 10.1038/42885 . S2CID 4260635 .
- ^ Негеруэла I; Смит Д.М.; Рейг П; Чатый С; Торрехон Дж. М. (2006). «Сверхгигантские быстрые рентгеновские переходные процессы: новый класс рентгеновских двойных систем большой массы, представленный INTEGRAL». Спецификация ESA . 604 (165): 165. arXiv : astro-ph/0511088 . Бибкод : 2006ESASP.604..165N .
- ^ Перейти обратно: а б Сидоли Л (2008). «Механизмы переходных вспышек». 37-я научная ассамблея Коспар . 37 : 2892. arXiv : 0809.3157 . Бибкод : 2008cosp...37.2892S .
- ^ Ашванден MJ (2004). Физика солнечной короны. Введение . издательства Праксис Паблишинг Лтд. ISBN 3-540-22321-5 .
- ^ Гопалсвами Н; Микич З; Майя Д; Александр Д; Кремадес Н; и др. (2006). «Солнце до CME» (PDF) . Космические науки преп . 123 (1–3): 303–39. Бибкод : 2006ССРв..123..303Г . дои : 10.1007/s11214-006-9020-2 . S2CID 119043472 . [ мертвая ссылка ]
- ^ «РАХовард, Исторический взгляд на корональные выбросы массы» (PDF) .
- ^ Перейти обратно: а б Пальер Л. (2001). «Подробнее о структуре высокоширотных полярных сияний Юпитера». Планета. Космические науки . 49 (10–11): 1159–73. Бибкод : 2001P&SS...49.1159P . дои : 10.1016/S0032-0633(01)00023-X .
- ^ Бхардвадж, Анил; Гладстон, Дж. Рэндалл (2000). «Авроральные выбросы планет-гигантов» (PDF) . Обзоры геофизики . 38 (3): 295–353. Бибкод : 2000RvGeo..38..295B . дои : 10.1029/1998RG000046 .
- ^ Перейти обратно: а б «ГРАНАТ» . НАСА ХЕАСАРК . Проверено 5 декабря 2007 г.
- ^ PTInews.com [ постоянная мертвая ссылка ]