• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Ukryte powierzchnie rzucają światło na czarne dziury

    29.09.2010. 16:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    W swoim rozbudowanym niedawno obiekcie skolimowanej wiązki promieniowania rentgenowskiego (XPBF), niemiecki krajowy instytut metrologii analizuje jakość kluczowych cech projektu lustra na potrzeby planowanego Międzynarodowego Obserwatorium Rentgenowskiego (IXO), które ma rozpocząć w 2021 r. szczegółowe badania supermasywnych czarnych dziur.

    IXO, które zostanie największym teleskopem rentgenowskim, jaki kiedykolwiek zbudowano, to wspólne przedsięwzięcie ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), NASA (Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Powietrznej) oraz JAXA (Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych). Planowana misja IXO skupia się na badaniu supermasywnych czarnych dziur - typu czarnych dziur, które wedle hipotezy powstały na początku wszechświata, prawdopodobnie nawet przed uformowaniem się pierwszych gwiazd. Nowe informacje na temat tego zjawiska powinny zatem zapewnić astronomom nieoceniony wgląd w naszą przeszłość planetarną. IXO przyjrzy się również bliżej gwiazdom neutronowym i gwiezdnym czarnym dziurom, które powstają w wyniku wybuchu supernowych szczególnie masywnych gwiazd.

    Kartografię czarnych dziur, które mają zostać zbadane, zapewni eksperyment eROSITA (Rozszerzone pomiary rentgenowskie za pomocą matrycy teleskopu obrazującego), niemiecko-rosyjski projekt pod kierunkiem Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka. W ramach projektu eROSITA, który ma rozpocząć się w ciągu najbliższych trzech lat, niebo zostanie przeczesane za pomocą zestawu siedmiu teleskopów rentgenowskich. Oczekuje się, że ogółem zostanie odnalezionych około 3 milionów czarnych dziur.

    IXO oprze się na tych decydujących danych wejściowych, aby przeprowadzić systematyczne badania, wychwytując promieniowanie rentgenowskie bardzo odległych czarnych dziur. W tym celu potrzebować będzie gigantycznego lustra. Z uwagi na specyficzny charakter promieniowania rentgenowskiego, lustro będzie złożone z odrębnych elementów ustawionych w taki sposób, aby odbijać promienie bokiem pod skrajnie małym kątem, zamiast powierzchnią czołową.

    Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), niemiecki krajowy instytut metrologii zapewniający obsługę naukowo-techniczną, testuje kluczowe parametry tych komponentów. Zapowiadając swój udział dnia 27 września 2010 r., instytut PTB zwrócił uwagę na specyficzne cechy projektu lustra: "IXO będzie mieć jedno lustro z powierzchnią zbiorową rzędu około 3m2 (metrów kwadratowych), odległością ogniskową 20 metrów (m) i rozróżnialnością kątową poniżej 5 sekund łuku. Z powodu wymaganego małego kąta padania promieniowania, cała powierzchnia lustra będzie musiała wynieść około 1.300m2."

    Lustro zostanie zbudowane z dostępnych na rynku, idealnie wypolerowanych płyt krzemowych z żeberkami umożliwiającymi spiętrzanie ich w sztywne bloki. "Dzięki temu - zauważa instytut PTB - powstaną pory o przekroju poprzecznym około 1mm2, w których promieniowanie jest odbijane na powierzchni odpowiedniej niższej płyty."

    Instytut, który analizuje powierzchnię odbiciową poszczególnych porów dodaje, że "jeżeli chodzi o błędy stycznej i chropowatość, jakość tych "ukrytych" powierzchni nie może być badana jak zwykle z góry, tylko musi zostać określona w planowanej geometrii zastosowania przy odbiciu promieni rentgenowskich pod kątem padania rzędu około 1°".

    Zostanie wykorzystana monochromatyczna wiązka promieniowania o średnicy 50 mikrometrów i dywergencji poniżej 1 sekundy łuku. Potrzebna infrastruktura jest obecnie dostępna w nowo rozbudowanym obiekcie skolimowanej wiązki promieniowania rentgenowskiego (XPBF) laboratorium promieniowania synchrotronowego instytutu w BESSY II w Berlinie-Adlersdorf, Niemcy.

    "Przeprowadzona zostanie charakterystyka systemów soczewek rentgenowskich na potrzeby IXO dla trzech różnych energii fotonów, tj. 1keV [kiloelektronowolt], 2,8keV i 7,6keV" - zapowiada PTB. "Systemy soczewek mogą być nastawiane lub obracane za pomocą heksapodu w próżni z odtwarzalnością odpowiednio 2 mikrometrów lub poniżej 1'. Bezpośrednia wiązka i wiązka odbita są rejestrowane za pomocą przestrzennego detektora rozdzielczego opartego na CCD (przyrządzie o sprzężeniu ładunkowym) w odległości 5 m lub 20 m od systemu soczewek. W przypadku tej drugiej odległości, która odpowiada zamierzonej odległości ogniskowej IXO, wprowadzono pionowy ruch detektora CCD w zakresie ponad 2 m." Początkowa seria testów została przeprowadzona w maju 2010 r., a dalsze prace zaplanowano na listopad 2010 r.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Röntgensatellit (ROSAT z ang. ROentgen SATellite), był sztucznym satelitą zbudowanym specjalnie do badań promieniowania rentgenowskiego (zwanego też promieniowaniem X). Został wystrzelony 1 czerwca 1990 roku. Satelita działał na kołowej niskiej orbicie okołoziemskiej odległej o 580 km od Ziemi do 12 lutego 1999. Dzięki udanym badaniom odkryto i skatalogowano około 80 tysięcy źródeł promieniowania rentgenowskiego oraz ok. 6000 źródeł skrajnego ultrafioletu. Satelita dokonał przeglądu całego nieba na falach X oraz przeprowadził badania struktury rentgenowskiego promieniowania tła. Astro-H (nazywany też NeXT od New X-ray Telescope, czyli Nowy Teleskop Rentgenowski) – planowany naukowo-badawczy satelita budowany przez japońską agencję kosmiczną JAXA we współpracy z Holenderskim Instytutem Badań Kosmicznych SRON oraz NASA. Umieszczenie na orbicie wokółziemskiej na wysokości 550 km ma nastąpić w 2014 roku. Będzie służył do badań Wszechświata w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Pierwotna czarna dziura (ang. primordial black hole, PBH) – hipotetyczny typ czarnych dziur, który mógł powstać tuż po Wielkim Wybuchu, w odróżnieniu od normalnych czarnych dziur nie powstały one w procesie zapadania grawitacyjnego, ale bezpośrednio z niezwykle gęstej materii powstałej po Wielkim Wybuchu, a jeszcze obecnej w pierwszej fazie ekspansji Wszechświata.

    Promieniowanie gamma – wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 50 keV. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X (rentgenowskiego) opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie – w wyniku zderzeń elektronów z elektronami powłok wewnętrznych lub ich rozpraszaniu w polu jąder atomu. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promieniowania gamma oznacza się grecką literą γ, analogicznie do korpuskularnego promieniowania alfa (α) i beta (β). Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) – satelita astronomiczny agencji NASA zawierający teleskop kosmiczny przeznaczony do obserwacji wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego (w zakresie energii od 8 do 80 keV), a w szczególności do spektrometrii promieniowania gamma. Będą to pierwsze tak dokładne pomiary w tym zakresie. Satelita należy do programu Small Explorer (SMEX).

    Spektrometria promieniowania gamma polega na ilościowym badaniu widma energetycznego promieniowania gamma źródeł, bez względu na pochodzenie - tak ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest najbardziej energetycznym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co np. promieniowanie rentgenowskie, światło widzialne, podczerwień, nadfiolet czy fale radiowe, różniącym się od tych form wyższą energią fotonów i odpowiadającą jej wyższą częstotliwością oraz mniejszą długością fali. (Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie, natomiast fotony najniższych energii promieniowania elektromagnetycznego, jak np. fale radiowe są obserwowane jako fale elektromagnetyczne składające się z wielu fotonów o niskiej energii.) Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energie rejestrowanych przez detektor a emitowanych przez źródło fotonów gamma. Ultraintensywne źródło rentgenowskie (ULX od ang. ultraluminous X-ray source) – obiekt astronomiczny emitujący znacznie większe ilości promieniowania rentgenowskiego od jakiegokolwiek źródła pochodzenia gwiazdowego przy równocześnie mniejszej emisji od jasnych źródeł rentgenowskich powiązanych z supermasywnymi czarnymi dziurami znajdującymi się w jądrach galaktyk.

    Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.

    Dodano: 29.09.2010. 16:26  


    Najnowsze