Рентгенівські телескопи та Гамма-телескопи
Польоти космічних апаратів відкрили перед астрономами небачені раніше можливості, які наземна астрономія ніколи не мала, та й не могла мати. Для вивчення небесних тіл Сонячної системи, нашої Галактики та численних позагалактичних об'єктів, тепер у космос запускаються спеціалізовані астрономічні станції-обсерваторії, оснащені новітніми фізичними приладами. Вони вловлюють невидимі випромінювання, які поглинаються атмосферою і досягають земної поверхні. В результаті стали доступні для досліджень всі види електромагнітного випромінювання, що надходить з космічних глибин. Образно кажучи, якщо раніше ми спостерігали Всесвіт як би в одному, чорно-білому кольорі, то сьогодні він представляється нам у всіх "кольорах" електромагнітного спектру. Але щоб приймати невидимі випромінювання, потрібні спеціальні телескопи. Яким чином і за допомогою чого можна зловити і дослідити промені-невидимки?
При слові "телескоп" у кожного виникає уявлення про астрономічну трубу з лінзами або дзеркалами, тобто уявлення про оптику. Адже донедавна небесні об'єкти вивчали лише за допомогою оптичних інструментів. Але для уловлювання невидимих випромінювань, які дуже відрізняються від видимого оком світла, потрібні спеціальні прийомні пристрої. І зовсім не обов'язково, щоб своїм зовнішнім виглядом вони скидалися на звичний нам телескоп.
Приймачі короткохвильових випромінювань зовсім не схожі на оптичні телескопи. І якщо ми говоримо, наприклад,"рентгенівський телескоп" або "гамма-телескоп", то під такими назвами слід розуміти: приймач рентгенівського випромінювання або приймач гамма-квантів.
Вся проблема прийому короткохвильового випромінювання полягає в тому, що для електромагнітного випромінювання з довжиною хвилі,меншою 0,2 мікрона звичайні заломлюючі (лінзові) та відбивні (дзеркальні) системи зовсім не придатні.
Так, рентгенівські промені і особливо гамма-кванти настільки енергійні, що вони просто "пробивають" лінзи, виготовлені з будь-яких матеріалів: початковий напрямок руху цих променів і квантів не змінюється. Інакше кажучи, їх не можна сфокусувати! Але як їх досліджувати? Як сконструювати їм телескоп?
Мовою фізиків короткохвильове випромінювання - жорстке випромінювання! А це означає, що фотони рентгенівських та гамма-променів за своїми властивостями схожі на високоенергійні частки космічних променів (альфа-частинки, протони), що приходять до Землі із глибин космосу. Але тоді для реєстрації жорстких квантів, можливо, будуть придатні лічильники частинок, якими користуються вивчення космічних променів? Саме подібні лічильники використовуються як приймальний пристрій у рентгенівських та гамма-телескопах. Щоб дізнатися, звідки надходить рентгенівське випромінювання, лічильник укладають у масивний металевий тубус. А якщо лічильник покривати ще плівками різного складу, то різні лічильники будуть приймати кванти різної жорсткості. Виходить своєрідний рентгенівський спектрограф, що дозволяє виявити склад рентгенівського випромінювання.
Але такий телескоп ще недосконалий. Головний його недолік - занадто мала роздільна здатність. Лічильник наголошує на випромінюванні, що потрапляє в тубус. А воно надходить із кількох квадратних градусів неба, де у звичайний телескоп видно тисячі зірок. Які з них випромінюють рентгенівське проміння? Дізнатися про це вдається не завжди. І все ж таки за допомогою рентгенівських і гамма-телескопів, що працюють на космічних орбітальних станціях, вже сьогодні видобуто багато цікавих відомостей про джерела невидимого короткохвильового.випромінювання.
Одним із таких джерел є наше Сонце. Ще 1948 року за допомогою фотопластинок, піднятих ракетою "Фау-2" на висоту близько 160 км (США, Морська лабораторія), було відкрито рентгенівське випромінювання великого світила. А 1962 року, замінивши фотопластинку лічильником Гейгера, астрономи виявили друге рентгенівське джерело вже далеко за межами Сонячної системи. Це яскраве рентгенівське джерело в сузір'ї Скорпіона, що отримало назву Скорпіон Х-1. Третім об'єктом рентгенівської астрономії в 1963 стала знаменита Крабовидна туманність в сузір'ї Тельця - Телець Х-1.
Найбільш важливим етапом у розвитку рентгенівської астрономії були запуски першого у світі американського рентгенівського супутника "Ухуру" у 1970 році та першого рентгенівського телескопа-рефлектора "Ейнштейн" у 1978 році. З їх допомогою було відкрито рентгенівські подвійні зірки, рентгенівські пульсари, активні ядра галактик та інші джерела рентгенівського випромінювання.
На даний момент на зоряному небі відомі тисячі джерел рентгенівського випромінювання. Загалом рентгенівським телескопам доступно близько мільйона таких джерел, тобто стільки, скільки кращим радіотелескопам. Як виглядає рентгенівське небо?
У рентгенівських променях Всесвіт представляється зовсім інший, ніж він помітний в оптичні телескопи. З одного боку, спостерігається збільшення концентрації яскравих джерел випромінювання з наближенням до середньої площини Чумацького Шляху - вони належать нашій Галактиці. З іншого боку - рівномірний розподіл численних позагалактичних рентгенівських джерел по всьому небу. Багато небесних тіл, що прикрашають небо Землі, - Місяць і планети - в рентгенівських променях не видно.
Гамма-астрономіятеж народилася разом із ракетною технікою. Яквідомо, космічне гамма-випромінювання виникає внаслідок фізичних процесів, у яких беруть участь частки високих енергій,- процесів, які усередині атомних ядер. Однак найінтенсивнішим джерелом гамма-квантів єпроцес анігіляції, тобто взаємодії частинок і античасток (наприклад, електронів і позитронів), що супроводжується перетворенням матерії (часток) на жорстке випромінювання. Отже, вивчаючи гамма-кванти, астрофізик може стати одного разу свідком взаємодії з тілами нашого звичайного світу тіл теоретично можливого антиміру, що складаються виключно з антивіщества.
У нашій Галактиці дифузне (розсіяне) гамма-випромінювання зосереджено головним чином галактичному диску; воно посилюється у напрямку до центру Галактики. Крім того, виявлені дискретні (точкові) гамма-джерела, такі як Краб (Крабоподібна туманність у Тельці), Геркулес Х-1, Гемінга (у сузір'ї Близнюків) та деякі інші. Сотні дискретних джерел позагалактичного гамма-випромінювання розкидані буквально по всьому небу. Вдалося прийняти гамма-випромінювання, що виходить із активних областей Сонця під час сонячних спалахів.
На кордоні з видимим спектром, ліворуч від фіолетових променів, розташовується невидимеультрафіолетове випромінювання. Починаючи з хвилі 0,29 мікрона, земна атмосфера повністю поглинає космічний ультрафіолет, мабуть, "на найцікавішому місці".
Тепер прилади, що фіксують ультрафіолетові промені, встановлюють на багатьох космічних апаратах. І якби ми могли подивитися на зоряне небо через "ультрафіолетові окуляри", то воно стало б для нас абсолютно невпізнанним, як, втім, і в інших невидимих променях спектра. Так, наприклад, для мешканців Північної півкулі Землі особливо вирізнялася б на небі зірка дзетаОріона - найлівіше світило у його "поясі". Надзвичайно яскравими виглядали б і деякі інші зірки, особливо гарячі.
Дивує те, що на ультрафіолетовому небі багато величезних туманностей, що яскраво світяться. Знаменита туманність Оріона, яку у вигляді крихітної туманної цятки насилу розрізняє око, зайняла б все сузір'я "небесного мисливця". Величезна ультрафіолетова туманність огортає головну зірку сузір'я Діви - сяючу Спіку. Ця туманність дуже яскрава та майже кругла. Її видимий діаметр приблизно в 50 разів більший за видимий діаметр повного Місяця. А ось сама Спіка простим оком не видно: її ультрафіолетове випромінювання виявилося дуже слабким.
У діапазоні хвиль довжиною від 22 мікронів до 1 мм (праворуч від червоних променів видимого спектру) земна атмосфера сильно поглинає інфрачервоне (теплове) випромінювання небесних тіл. До того ж повітря є джерелом теплових променів, що заважає спостереженням в інфрачервоному інтервалі довжин хвиль. Обійти ці перешкоди вдалося лише тоді, коли приймачі інфрачервоного випромінювання почали розміщувати поза атмосфери - на космічних апаратах.
Інфрачервона техніка дозволила отримати найточніші дані про рельєф планет, відкрила перед дослідниками Всесвіту пилову завісу, що приховувала від людських поглядів ядро нашої Галактики, допомогла астрофізикам заглянути в зіркові "колиски" - газопилові туманності і "доторкнутися", до тай.
Таким чином, винесення астрофізичних приладів у космос відкрив перед астрономією нові горизонти: почала створюватися ультрафіолетова, рентгенівська та інфрачервона астрономія, а в 70-х роках почалися спостереження у гамма-діапазоні. Сьогодні дослідники Всесвіту мають можливість здійснювати огляд неба практично у всьому діапазоні електромагнітного.спектра - від надкоротких гамма-променів до наддовгих радіохвиль. Астрономія стала наукою всехвильовою. Зібрані з космічних "полів" багаті наукові "жнива" викликали справжній переворот в астрофізиці та переосмислення наших уявлень про Великий Всесвіт.
Якщо вам сподобався сайт, будемо вдячні за його популяризацію:) Розкажіть про нас друзям на форумі, у блозі, спільноті. Це наша кнопочка:
Код кнопки: