РЕНТГЕНОВСКАЯ АСТРОНОМИЯ

РЕНТГЕНОВСКАЯ АСТРОНОМИЯ раздел
наблюдательной и теоретич. астрофизики, исследующий источники кос-мич.
рентгеновского излучения в области длин волн А. от 100 А до 0,3 А. В шкале
энергий фотонов этот диапазон соответствует 0,1-30 кэв, однако обе
границы определены довольно условно. Для проведения астрономич. наблюдений
в этой области длин волн аппаратура поднимается за пределы земной атмосферы
с помощью ракет или искусств, спутников Земли, т. к. рентгеновские лучи
сильно
поглощаются в атмосфере. Жёсткое рентгеновское излучение можно наблюдать
с высот ок. 40 км с высотных аэростатов.

В космич. условиях рентгеновское излучение
может генерироваться горячей плазмой с темп-рой, превышающей 10⁶
К в оптически тонкой или толстой среде, релятивистскими электронами в магнитных
полях (синхротронное излучение), а также электронами космич. лучей
при их взаимодействии с фотонами низкой энергии (напр., оптическими). Последний
механизм носит название обратного Комптона эффекта.

Рентгеновское излучение Солнца впервые
было обнаружено 5 авг. 1948 в США с ракеты, хотя существование такого излучения
предсказывалось и ранее на основании геофизич. данных об ионосфере Земли.
К сер. 70-х гг. 20 в. солнечное рентгеновское излучение детально исследовано
во всей области спектра. При отсутствии хромосферных вспышек оно
простирается вплоть до 10-20 А. Наличие на диске Солнца активных областей
приводит к появлению жёсткого рентгеновского и даже гамма-излучения (рис.
1). В основном непрерывный спектр имеет тепловой характер с темп-рой от
10⁶ и до 2*10⁷ К, однако в начале развития вспышки
наблюдается и нетепловая компонента. Рентгеновское излучение генерируется
в пределах солнечной короны, а также в хромосфере и в переходной, чрезвычайно
узкой по высоте области солнечной атмосферы. Обнаружено также и гамма-излучение
вспышек, включая линейчатое. В рентгеновском спектре присутствуют линии
многократно ионизованных элементов: Fe, Ni, Mn, Ar, Co и др. В основном
наблюдаются спектры водо-родоподобных атомов, имеющих только один оставшийся
электрон. С помощью оптики косого падения получены и фотографии солнечного
диска в мягкой рентгеновской области спектра (рис. 2). Обнаружена поляризация
рентгеновского излучения при вспышках.

Рис. 1. Спектр <Солнца в области
1 - 8 А.

Рис. 2. Изображение диска Солнца в рентгеновском
диапазоне, полученное при помощи телескопа косого падения 8 июня 1968.

Дискретные источники рентгеновского космич.
излучения были случайно открыты в 1962 при поиске рентгеновского флуоресцентного
излучения Луны под действием космич. лучей. К 1975 зарегистрировано более
150 источников. Большая их часть концентрируется к плоскости Галактики,
что
свидетельствует об их немногочисленности (по различным оценкам, в Галактике
всего 10³-10⁴ таких источников) и преимущественном
расположении в галактич. диске (рис. 3).

Рис. 3. Распределение известных рентгеновских
источников на небе. Использована галактическая система координат, центр
Галактики в середине рисунка.

Поток от наиболее яркого источника в созвездии
Скорпиона (Sco X-1) равен 20 квантам/(см²*сек) в области
спектра 2-8 А. Наиболее слабые из зарегистрированных к 1975 источников
имеют поток 10^-3 кванта/(см²*сек) в той же области
спектра. Лишь небольшая часть (ок. 10) из галактич. источников отождествлена
с оптически исследованными объектами. К ним относятся остатки сверхновых
звёзд, причём в этом случае наблюдается как синхротронное излучение
от
протяжённой туманности, так и тепловое излучение от расширяющейся газовой
оболочки и нагретого до темп-ры 10⁶ К межзвёздного газа. Иногда
наблюдается излучение остатка сверхновой звезды, вероятнее всего, являющегося
нейтронной
звездой. Рентгеновское излучение Крабовидной туманности
(Таи
Х-1) (второго по яркости источника) с потоком 2 кванта/(см²•сек)
имеет
пульсирующую компоненту с периодом 0,033 сек, совпадающим с периодом
оптического и радиоизлучения пульсара. Обнаружены рентгеновские источники,
входящие в двойные звёздные системы (Her X-1, Cyg X-1, Cyg X-3, Cir X-1,
Cen X-3 и др.), что позволило детально исследовать их физич. параметры.
Один из таких источников (Cyg X-1), вероятно, является объектом, возникшим
в результате гра-витац. коллапса ("чёрной дырой"). Механизм рентгеновского
свечения таких источников - истечение газа с поверхности нормального гиганта
на нейтронную звезду или чёрную дыру - т. н. дисковая аккреция. Осн. масса
рентгеновских источников пока не отождествлена с наблюдаемыми в оптич.
диапазоне объектами. Около 30 источников отождествлены с внегалактич. объектами.
Это, в частности,-ближайшие галактики (Ма-геллановы Облака и Большая туманность
Андромеды), скопления галактик, радиогалактики Дева-А (М87) к Центавр-А
(NGC 5128), квазар ЗС 273, а также сейфертовские галактики.

Помимо дискретных источников рентгеновского
излучения, наблюдается изотропный рентгеновский фон, спектр которого в
области от 1 до 1000 кэв в первом приближении аппроксимируется степенным
законом. Изотропный фон, по-видимому, имеет внегалактич. происхождение,
однако механизм его излучения до сих пор не ясен. Среди вероятных гипотез
рассматриваются: обратный комп-тон-эффект межгалактич. электронов на инфракрасных
фотонах активных галактик и на субмиллиметровых квантах фонового реликтового
излучения, наложение излучения многих неразрешимых далёких внегалактич.
источников, тепловое излучение горячего межгалактич. газа, а также различные
комбинации этих механизмов.

В качестве детекторов излучения рентгеновского
диапазона используются спец. фотоматериалы (для исследований Солнца), Гейгера-Мюллера
счётчики,_ газонаполненные пропорциональные счётчики и сцинтилляционные
счётчики. Все типы детекторов обеспечивают спектральное разрешение
от 1 до 20 в зависимости от энергии регистрируемого излучения. Площадь
пропорциональных счётчиков, с'помощью к-рых получены осн. результаты, достигает
1000 см². Для коллимации (ограничения поля зрения) применяются
сотовые или щелевые коллиматоры, набранные из тонких гофрированных
пластин стали с предельным угловым разрешением ок. неск. угловых минут,
модуляционные коллиматоры, представляющие собой два (или более) ряда параллельно
натянутых металлич. нитей (предельное разрешение ок. 20") и, наконец, зеркала
косого падения гиперболич. и парабо-лич. сечения с углом падения более
88° (т. е. почти по касательной к плоскости зеркала). Такие зеркала пригодны
для получения рентгеновского изображения в мягкой области спектра (Л >
10 А) с разрешением до 5". Для спектральных исследований (пока только солнечных)
используются брэгговские кристаллич. спектрометры.

Р. а. относится к быстро развивающимся
разделам внеатмосферной астрономии. Она имеет широкие перспективы,
связанные с планируемыми запусками ракет или ИСЗ с большими счётчиковыми
и зеркальными телескопами пл. 10⁴- 10⁵ см².

Лит.: Озерной Л. М., Прилуцкин О.
Ф., Розенталь И. Л., Астрофизика высоких энергий, М., 1973; У и к с Т.,
Астрофизика высоких энергий, пер. с англ., М., 1972; Гинзбург В. Л., О
физике и астрофизике. Какие проблемы представляются сейчас особенно важными
и интересными?, 2 изд., М., 1974; Ультрафиолетовое излучение Солнца и межпланетная
среда. [Сб. ст.], пер. с англ., М., 1962.

В. Г. Курт.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я