李龙臣 2007年03月05日 11:04
X射线望远镜简介
X射线在光谱的紫外线以外,波长10纳米到0.01纳米,具有很高的辐射能量。只有温度不超过100万℃的天体才辐射X射线。超新星遗迹、脉冲星和黑洞周围的气体,以及星系中的星团周围的气体,温度高达1亿℃,是强大的X射线源。类星体中心及其喷流也辐射X射线,太阳和类似太阳的其它恒星,只在其大气层中辐射微弱的X射线。它们构成X射线宇宙,需要用X射线望远镜进行探测。
X射线具有很强的穿透力,在医学上常用作人体透视。但宇宙中射向地球的X射线,却被地球大气层的上层大气完全吸收,而到达不了地面。所以X射线望远镜必须在地球大气层之上进行探测。
人们最早用火箭将盖革计数器送进太空,探测宇宙中的X射线。1949年,首次发现来自太阳的X射线。1962年,探测到太阳系外第一个X射线源,即天蝎座X-1。
最早进入太空轨道的X射线望远镜由“自由”号卫星携带。这颗卫星是美国在1970年12月12日发射的“小型天文卫星系列”中的第一颗卫星,在“探险者系列”中叫“探险者42”。由于发射时正值肯尼亚独立7周年纪念日,所以又被命名为“乌呼鲁”,在斯瓦希里语中就是“自由”的意思。卫星上两个相向的X射线探测器新确定约350个X射线源,其中包括来自遥远星系中星团周围的X射线,以及来自天鹅座X-1的X射线,这是第一个黑洞存在的证据。
20世纪70年代的X射线探测卫星还有英国的“羚羊5”,美国的“小型天文卫星3”、“高能天文台1”和“高能天文台2”等,其中“高能天文台2”是1978年11月13日发射的,为纪念爱因斯坦诞辰100周年,被命名为“爱因斯坦卫星”,它取得的成果最多,发现来自类星体和幼年恒星的X射线。
1987年,苏联“和平”号空间站量子号天体物理舱上的X射线望远镜,探测到来自1987A超新星的X射线。
80年代发射的X射线望远镜还有欧洲的“X射线天文卫星”和日本的“银河卫星”。
1990年6月1日发射的美、德联合研制的“罗萨”天文卫星上的X射线望远镜,共探测到10万个X射线源,其中7万多个是新发现的。
20世纪90年代的X射线望远镜还有俄罗斯的“伽马1”(探测高能X射线),日本的“阳光”(观测太阳耀斑),美国的“罗西”(探测X射线源的光度变化)和“钱德拉”(探测黑洞、星系碰撞和超新星遗迹的X射线),欧洲的“牛顿”(探测黑洞)等。探测成果在不断扩大。
由于X射线会被传统的曲面镜吸收,因此,X射线望远镜用高度抛光的锥形金属筒“掠入镜”来收集X射线。它将X射线聚焦到探测器上,探测器上的电荷耦合器件记录收集的X射线次数,比例计数器(改进的盖革计数器)测量X射线的位置、能量和波长,并产生一个与X射线图等价的彩色图像。
由上可知,X射线望远镜探测的对象和探测成果很多,下面只重点介绍超新星和超新星遗迹。