Thiên văn học tia X

english X-ray astronomy

Tổng quan

Thiên văn học tia X là một nhánh quan sát của thiên văn học liên quan đến việc nghiên cứu quan sát và phát hiện tia X từ các vật thể thiên văn. Bức xạ X được hấp thụ bởi bầu khí quyển của Trái đất, do đó, các thiết bị phát hiện tia X phải được đưa lên độ cao bằng bóng bay, tên lửa và vệ tinh. Thiên văn học tia X là ngành khoa học vũ trụ liên quan đến một loại kính viễn vọng không gian có thể nhìn xa hơn so với kính viễn vọng hấp thụ ánh sáng tiêu chuẩn, như Đài quan sát Mauna Kea, thông qua bức xạ tia X.
Phát xạ tia X được dự kiến từ các vật thể thiên văn có chứa khí cực nóng ở nhiệt độ từ khoảng một triệu kelvin (K) đến hàng trăm triệu kelvin (MK). Mặc dù các tia X đã được quan sát phát ra từ Mặt trời từ những năm 1940, nhưng phát hiện vào năm 1962 của nguồn tia X vũ trụ đầu tiên là một điều bất ngờ. Nguồn này được gọi là Scorpius X-1 (Sco X-1), nguồn tia X đầu tiên được tìm thấy trong chòm sao Scorpius. Phát xạ tia X của Scorpius X-1 lớn hơn 10.000 lần so với phát xạ hình ảnh của nó, trong khi đó của Mặt trời thì ít hơn khoảng một triệu lần. Ngoài ra, năng lượng phát ra trong tia X lớn hơn 100.000 lần so với tổng phát xạ của Mặt trời trong tất cả các bước sóng. Dựa trên những khám phá trong lĩnh vực thiên văn học tia X mới này, bắt đầu từ Scorpius X-1, Riccardo Giacconi đã nhận được giải thưởng Nobel Vật lý năm 2002. Hiện nay người ta biết rằng các nguồn tia X như Sco X-1 là những ngôi sao nhỏ gọn, chẳng hạn như sao neutron hoặc lỗ đen. Vật chất rơi vào lỗ đen có thể phát ra tia X, nhưng bản thân lỗ đen thì không. Nguồn năng lượng cho phát xạ tia X là trọng lực. Khí và bụi xâm nhập được làm nóng bởi các trường hấp dẫn mạnh mẽ của những thứ này và các thiên thể khác.
Nhiều ngàn nguồn tia X được biết đến. Ngoài ra, không gian giữa các thiên hà trong các cụm thiên hà chứa đầy một loại khí rất nóng nhưng rất loãng ở nhiệt độ từ 10 đến 100 megakelvins (MK). Tổng lượng khí nóng gấp năm đến mười lần tổng khối lượng trong các thiên hà nhìn thấy được.

Người ta phát hiện ra rằng tia X mạnh được phát ra từ các thiên thể từ năm 1962 đến năm 1963. Tia X bị hấp thụ bởi một lớp không khí, lần đầu tiên được quan sát bởi tên lửa, sau đó là bóng bay, và sau đó là vệ tinh nhân tạo. Các nguồn phát tia X không chỉ có trong thiên hà của chúng ta (Dải Ngân hà) mà còn ở bên ngoài thiên hà, các thiên hà xa ngoài, các chuẩn tinh gần cuối vũ trụ, v.v., nhưng hầu hết các tia X quan sát được đều đến từ thiên hà của chúng ta. lanhung. Nguồn tia X của thiên hà này được phân loại như sau. (1) Vật thể tia X thuộc thiên hà của chúng ta được gọi là sao tia X, (2) tinh vân do siêu tân tinh để lại, (3) plasma nóng trong không gian giữa các vì sao phát ra tia X có bước sóng dài hơn, gần hơn. Các quan sát của vệ tinh Einstein cho thấy hầu hết các ngôi sao bình thường cũng phát ra tia X yếu nhưng có bước sóng dài.

Ngày nay, danh tính thực sự của các ngôi sao tia X được coi là một hệ thống sao gần gũi giữa các ngôi sao mật độ cao như sao neutron và lỗ đen và các ngôi sao thông thường. Plasma chảy từ ngôi sao đến ngôi sao mật độ cao bị làm ấm bởi năng lượng hấp dẫn được giải phóng và trở nên nóng, đồng thời phát ra tia X.

Tinh vân Con Cua phát ra tia X dưới dạng bức xạ synctron, và nhiều tinh vân do siêu tân tinh để lại phát ra tia X bằng nhiệt. Người ta tưởng tượng rằng plasma trong không gian giữa các vì sao được làm ấm đến nhiệt độ cao bởi năng lượng của các siêu tân tinh đã phát nổ trong quá khứ.

Các ngôi sao tia X hiện được phân thành ba loại sau. (1) Một ngôi sao đôi gồm một ngôi sao trẻ nặng và một ngôi sao neutrontừ trường mạnh, được phân bố gần như đồng đều trong thiên hà, và hầu hết chúng được quan sát dưới dạng sao xung tia X. (2) Một ngôi sao đôi gồm một ngôi sao sáng muộn và một ngôi sao neutron dường như đã mất từ trường. Nó phân bố trên mặt phẳng thiên hà trong khoảng 30 độ từ trung tâm của thiên hà, và thường cho thấy một hiện tượng gọi là vụ nổ tia X. .. (3) Một ngôi sao đôi nằm giữa một ngôi sao và một lỗ đen. Cygnus X-1, Compass X-1, GX339-2, v.v. được cho là có, nhưng vẫn chưa được xác nhận rằng chúng là lỗ đen.
Minoru Oda

Thiên văn học tia X là từ năm 1962 đến 63 tại Hoa Kỳ, Rossi B. Rossi, Jaconi R. Giacconi, Garsky H. Gursky, Paolini F. Paolini đặt một máy đếm Geiger nhỏ trên tên lửa quan sát từ ngoài khí quyển và từ xa thiên thể bên ngoài hệ mặt trời Nó bắt đầu bằng việc chụp tia X. Trong 20 năm tiếp theo, nó đã đạt được tiến bộ nhanh chóng và đã phát triển thành một dòng thiên văn học lớn sau thiên văn học ánh sáng và vô tuyến.

Ngày nay, người ta biết rằng có các nguồn tia X ở tất cả các cấp độ của các thiên thể và bức xạ tia X được coi là một biểu hiện của hoạt động mạnh mẽ phổ biến đối với các quy mô khác nhau của các thiên thể. Nó bao gồm (1) các ngôi sao thuộc thiên hà của chúng ta (có thể nhìn thấy như Dải Ngân hà), tinh vân, khí liên sao, v.v. (2) cái gọi là các thiên hà hoạt động bên ngoài thiên hà của chúng ta (các thiên hà vô tuyến, thiên hà Seyfert, BL LAC) Các thiên thể, quasar , v.v.), (3) cụm thiên hà, cụm siêu thiên hà, v.v. Ngoài ra, nguồn tia X phát ra đồng đều trên bầu trời là vô số các thiên thể tia X xa xôi hoặc plasma nóng lan tỏa vào không gian giữa các thiên hà và các cụm siêu sao. Tôi không biết. Đây là một vấn đề liên quan đến vũ trụ học, liệu toàn bộ vũ trụ sẽ mở rộng mãi mãi hay liệu khối lượng của toàn vũ trụ có đủ lớn để co lại lần nữa hay không.

Các ngôi sao tia X sáng trong thiên hà của chúng ta đã được coi là các nhị phân gần nhau được tạo thành từ các ngôi sao có mật độ cao như sao neutron và các lỗ đen và sao. Hầu hết các tinh vân còn lại của siêu tân tinh là nguồn tia X và các ngôi sao cũng là nguồn tia X yếu. Huyết tương nóng trong không gian giữa các vì sao cũng có thể được kiểm tra bằng tia X.

Vào cuối năm 1970, vệ tinh thiên văn tia X đầu tiên Uhuru UHURU (Hoa Kỳ) đã được phóng lên, và vào những năm 1970, 5-6 thiên văn học nhỏ bao gồm SAS-3 (Hoa Kỳ), Airiel Ariel-5 (Anh), v.v. quan sát, và vào cuối những năm 70, hai vệ tinh lớn có trọng lượng 2-3 tấn đã hoạt động là HEAO-1 và HEAO-2 (được gọi là vệ tinh Einstein). Chỉ có hai vệ tinh thiên văn tia X, <Hakucho> và <Tenma>, từ Viện Khoa học Vũ trụ Nhật Bản đã quan sát vào đầu năm 1983. Vào những năm 1980, EXOSA châu Âu, ROSAT Tây Đức và ASTRO-C của Nhật Bản (Ginga, ra mắt vào tháng 2 năm 1987) sẽ được thêm vào này. Vào cuối năm 1997, đài quan sát tia X sử dụng các vệ tinh nhân tạo được sử dụng bởi các nhà thiên văn học tia X trên khắp thế giới là ROSAT của Đức (ra mắt năm 1990) và Asuka của Nhật Bản (ra mắt năm 1993). Gần đây, American XTE và SAX Ý đã tham gia.
Satoshi Oda

Một lĩnh vực thiên văn học tiến hành nghiên cứu về các thiên thể sử dụng tia X đến từ ngoài vũ trụ. Đầu những năm 1960, Hoa Kỳ R. Rossi và các đồng nghiệp đã bắt đầu phát hiện tia X đến từ một thiên thể trong hệ mặt trời bằng cách quan sát tên lửa. Với sự phát triển của thiên văn học tia X, giờ đây người ta đã tiết lộ rằng có các nguồn tia X trong tất cả các hệ thống thiên thể, đặc biệt là trong nghiên cứu các thiên hà sóng vô tuyến, sao neutron, lỗ đen, vật thể sao (quasar), v.v.