Космическое гамма- и рентгеновское излучение и эволюция биосферы

Под рентгеновским излучением обычно понимают электромагнитные волны в диапазоне энергии от ОД до 300 кэВ (длина волны от 100 до ОД А). Этот диапазон подразделяется на три поддиапазона: ОД—5 кэВ (мягкое рентгеновское излучение); 5—50 кэВ (классический рентгеновский диапазон); 50—300 кэВ (жесткое рентгеновское излучение).

Электромагнитное излучение в диапазоне энергий, больших 300 кэВ, называют гамма-излучением.

Такое разделение связано с разными механизмами генерации фотонов и различными методами регистрации излучений.

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. Считается, что лучевое поражение прямо пропорционально поглощенной дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Поскольку Земля защищена атмосферой от жестких электромагнитных излучений, эти излучения регистрируются аппаратурой, вынесенной космическими аппаратами за атмосферу: жесткое излучение полностью поглощается атмосферой на высотах до 20 км, а для наблюдений в «классическом» и в мягком диапазонах необходимо поднять аппаратуру на высоту более 200 км.

В связи с этим рентгеновское излучение Солнца обнаружили только в 1948 г. с помощью фотоэмульсионных датчиков, установленных на ракете, запущенной на высоту 200 км.

Механизмом рентгеновского излучения солнечной короны является тепловое тормозное излучение прозрачной плазмы, так же могут излучать и короны обычных звезд. Рентгеновский поток от звезд, даже самых близких, вряд ли может превышать 10_3 фотон-см_2_1. Обнаружить такое слабое излучение стало возможно только в 1960-е гг. Планировалось регистрировать рентгеновское излучение, возникающее при бомбардировке Луны протонами солнечного ветра, поток которого мог достигать примерно 1 фотон/(см2-с) в диапазоне энергий 1—10 кэВ. Кроме того, поверхность Луны способна флуоресцировать под действием падающего на нее рентгеновского излучения Солнца

В 1962 г. счетчики Гейгера, установленные на американской ракете АегоЪее-150, запущенной на высоту 200 км, обнаружили в энергетическом диапазоне от 1,6 до 6,2 кэВ не фоновое излучение, а локальный, неподвижный относительно звезд источник. Источник был назван Sco Х-1 (трехбуквенное сокращенное название созвездия Скорпиона, X — от английского X-rays, и номер источника по порядку открытия).

В 1963 г., во время полета ракеты, запущенной другой группой исследователей, существование источника в созвездии Скорпиона было еще раз подтверждено. Более того, был открыт еще один яркий источник. Он оказался в 8 раз слабее, находился в созвездии Тельца (лат. Taurus), и получил название Таи Х-1. Координаты источника совпали с известным остатком вспышки сверхновой — Крабовидной туманностью.

В 1960-е гг. рентгеновские исследования проводились с помощью приборов, установленных на борту ракет и высотных аэростатов. Точность этих приборов была невысока, но тогда ученых интересовали не столько характеристики рентгеновских источников, сколько сам факт их существования и распределения по Галактике. Установка же более сложного оборудования была делом невыгодным, так как по окончании полета ракеты оно разрушалось вместе с ней. За 8 лет ракетных и аэростатных исследований на рентгеновскую карту неба было нанесено всего 40 источников. Ситуация резко изменилась с появлением спутников, способных активно работать длительное время, к тому же их положение контролировалось с достаточной степенью надежности, а значит, и направление на источник могло быть выдержано с большей точностью.

США запустили первый орбитальный телескоп Uhuru (известный также как SAS-1) в 1970 г. Находясь на орбите со средней высотой около 540 км, аппарат наблюдал за космическим пространством в целом. Впервые у астрофизиков в руках оказалась подробная карта наблюдений космического пространства в рентгеновском диапазоне.

Вслед за SAS-1 последовали американские SAS-3 и НЕАО 1, АНС (Нидерланды), UK-5 (Великобритания) и японская Hakute.

В 1975 г. секретный американский спутник Vela и астрономический нидерландский спутник ANS зарегистрировали рентгеновские барстеры — вспышки жесткого излучения.

В 1978 г. отправился на орбиту спутник-обсерватория Einstein. На его борту был установлен первый большой рентгеновский телескоп с зеркалами косого падения с диаметром входного отверстия 60 см.

В 1980-е гг. стартовали новые рентгеновские телескопы на японских спутниках Тепта и Ginga, советских — «Астроне», «Кванте» и «Гранате» и на европейском спутнике EXOSAT. В 1990-е гг. к работе подключились совместная американо-европейская обсерватория ROSAT и японский спутник ASCA.

Первый советский аппарат для изучения космического рентгеновского излучения под названием «Астрон» был запущен в 1983 г. В настоящее время половина всех космических обсерваторий работает в том числе и в рентгеновском диапазоне. Есть несколько специализированных аппаратов, например рентгеновская обсерватория Chandra, запущенная в 1999 г., и Swift (2004).

Интересные результаты были получены с борта орбитальной станции «Салют-4»; рентгеновские детекторы, способные исследовать излучение источников в большом энергетическом диапазоне, работали и на борту станции «Салют-7».

Сейчас в космосе летают спутники, приборы которых охватывают практически весь диапазон электромагнитных волн — от радио (российский «Спектр-Р»), инфракрасного (Spitzer) и оптического (Hubble) излучения вплоть до жестких рентгеновских и гамма-лучей (Fermi, INTEGRAL).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >