X-ışını teleskopu - X-ray telescope

Uluslararası X-ray Gözlemevi konsepti

Bir X-ışını teleskopu ( XRT ), X-ışını spektrumundaki uzak nesneleri gözlemlemek için tasarlanmış bir teleskoptur . X-ışınlarını geçirmeyen Dünya atmosferinin üzerine çıkabilmek için X-ışını teleskoplarının yüksek irtifa roketleri, balonlar veya yapay uydular üzerine monte edilmesi gerekir .

Teleskopun temel elemanları, teleskopa giren radyasyonu toplayan optikler (odaklama veya yön verme ) ve radyasyonun toplandığı ve ölçüldüğü dedektördür . Bu elemanlar için çeşitli farklı tasarımlar ve teknolojiler kullanılmıştır.

Uydulardaki mevcut teleskopların çoğu, yetenekleri birbirini tamamlayan veya tamamlayan bir dedektör-teleskop sisteminin çoklu kopyalarından veya varyasyonlarından ve cihaza işlevsellik katan ek sabit veya çıkarılabilir elemanlardan (filtreler, spektrometreler) oluşur.

Optik

Ana madde: X-ışını optiği

X-ışını optiğinde kullanılan en yaygın yöntemler, yansıma aynaları ve paralel açıklıklardır .

Odaklama aynaları

NuSTAR, galaksimizin kalbindeki süper kütleli kara deliğin bu ilk, odaklanmış görüntülerini yüksek enerjili X-ışını ışığında yakaladı.

X-ışını aynalarının kullanımı, gelen radyasyonun dedektör düzlemine odaklanmasını sağlar. Farklı geometriler (örneğin Kirkpartick-Baez veya Lobster-eye) önerilmiş veya kullanılmıştır, ancak mevcut teleskopların neredeyse tamamı Wolter I tasarımının bazı varyasyonlarını kullanmaktadır . Bu tip X-ışını optiğinin sınırlamaları, görünür veya UV teleskoplarından çok daha dar görüş alanları (tipik olarak <1 derece) ile sonuçlanır.

Yönlendirilmiş optiklerle ilgili olarak, odaklama optikleri şunları sağlar:

  • yüksek çözünürlüklü görüntü
  • yüksek teleskop hassasiyeti: radyasyon küçük bir alana odaklandığından, bu tür cihazlar için Sinyal-gürültü oranı çok daha yüksektir.
Göz kırpan yansıma ile X-ışınlarını odaklama

Aynalar, ince bir yansıtıcı malzeme tabakası (tipik olarak altın veya iridyum ) ile kaplanmış seramik veya metal folyodan yapılabilir . Bu yapıya dayanan aynalar , ışığın otlatma insidansında toplam yansıması temelinde çalışır .

Bu teknoloji, toplam yansıma ve radyasyon enerjisi için kritik açı arasındaki ters ilişki ile enerji aralığında sınırlıdır. 2000'lerin başında Chandra ve XMM-Newton X-ışını gözlemevlerinde sınır yaklaşık 15 kilo elektronvolt (keV) ışıktı . Yeni çok katmanlı kaplamalı aynalar kullanan NuSTAR teleskobu için X-ışını aynası bunu 79 keV ışığa çıkardı. Bu seviyede yansıtmak için, cam tabakalar tungsten (W)/ silikon (Si) veya platin (Pt)/ silikon karbür (SiC) ile çoklu kaplanmıştır .

Yönlendirici optik

Ana madde: kodlanmış diyafram

Daha önceki X-ışını teleskopları basit yön değiştirme teknikleri (örneğin dönen kolimatörler, tel kolimatörler) kullanırken, günümüzde en çok kullanılan teknoloji kodlanmış açıklık maskelerini kullanır. Bu teknik, dedektörün önünde düz açıklıklı desenli bir ızgara kullanır. Bu tasarım, odaklama optiğine göre daha az hassas sonuçlar verir ve görüntüleme kalitesi ve kaynak konumunun tanımlanması çok daha zayıftır, ancak daha geniş bir görüş alanı sunar ve otlatma insidans optiklerinin etkisiz hale geldiği daha yüksek enerjilerde kullanılabilir. Ayrıca görüntüleme doğrudan değildir, ancak görüntü sinyalin sonradan işlenmesiyle yeniden oluşturulur.

dedektörler

Ana madde: X-ışını astronomi dedektörü

İyonizasyon odaları, geiger sayaçları veya sintilatörler gibi sayaçlardan CCD'ler veya CMOS sensörleri gibi görüntüleme dedektörlerine kadar, X-ışını teleskopları için dedektörlerde çeşitli teknolojiler kullanılmıştır . Radyasyonun enerjisini büyük bir doğrulukla ölçmek için ek yetenek sunan mikro kalorimetrelerin kullanımı gelecekteki görevler için planlanmıştır.

X-ışını teleskoplarının kullanıldığı görevler

Ana madde: X-ışını uzay teleskoplarının listesi

X-ışını teleskoplarının tarihi

Ayrıca bakınız: X-ışını astronomisinin tarihi

Wolter Tip I otlatma insidansı optiklerini kullanan ilk X-ışını teleskopu, 15 Ekim 1963 1605 UT'de White Sands New Mexico'da bir Ball Brothers Corporation tarafından X- 8-20 angstrom bölgesinde Güneş'in ışın görüntüleri. İkinci uçuş 1965'te aynı fırlatma sahasındaydı (R. Giacconi ve diğerleri, ApJ 142 , 1274 (1965)).

Einstein Gözlem da HEAO-2 olarak da bilinir sırada (1978-1981), bir Wolter Tip I teleskop (R. Giacconi ve diğ., APJ ilk yörüngede X-ışını gözlem olan 230 , 540 (1979)). Her türden yıldızın, süpernova kalıntılarının, gökadaların ve gökada kümelerinin 0.1 ila 4 keV enerji aralığında yüksek çözünürlüklü X-ışını görüntüleri elde etti. HEAO-1 (1977–1979) ve HEAO-3 (1979–1981) bu serideki diğerleriydi. Bir başka büyük proje, X-ışını optiklerine odaklanan ağır bir X-ışını uzay gözlemevi olan ROSAT (1990-1999 arasında aktif) idi.

Chandra X-Işını Gözlemevi NASA tarafından başlatılan güncel uydu gözlemevleri arasında yer alıyor ve Avrupa, Japonya ve Rusya Uzay Ajansları tarafından. Chandra, 10 yıldan fazla bir süredir yüksek eliptik bir yörüngede faaliyet göstermekte, 0,5 ila 8,0 keV enerji aralığında binlerce 0,5 ark saniyelik görüntü ve her türlü astronomik nesnenin yüksek çözünürlüklü spektrumlarını döndürmektedir. Chandra'dan gelen muhteşem görüntülerin çoğu NASA/Goddard web sitesinde görülebilir.

NuStar , Haziran 2012'de piyasaya sürülen en yeni X-ışını uzay teleskoplarından biridir. Teleskop, radyasyonu yüksek enerji aralığında (3-79 keV) ve yüksek çözünürlükte gözlemler. NuStar, süpernovalarda 44 Ti'nin bozunmasından kaynaklanan 68 ve 78 keV sinyallerine duyarlıdır .

Yerçekimi ve Aşırı Manyetizma (GEMS), X-ışını polarizasyonunu ölçebilirdi, ancak 2012'de iptal edildi.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar