مستخدم:Ahmedelsogaer/ملعب
يبدأ تاريخ علم الفلك بالأشعة السينية في عشرينيات القرن العشرين، مع الاهتمام بالاتصالات الموجية القصيرة للولايات المتحدة. البحرية. سرعان ما أعقب ذلك دراسة مستفيضة للغلاف الأيوني للأرض. بحلول عام 1927، ألهم الاهتمام باكتشاف الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية على ارتفاعات عالية الباحثين لإطلاق صواريخ غودارد في الغلاف الجوي العلوي لدعم الدراسات النظرية وجمع البيانات. حدثت أول رحلة صاروخية ناجحة مجهزة بأجهزة قادرة على اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية الشمسية في عام 1946. بدأت الدراسات الشمسية بالأشعة السينية في عام 1949. بحلول عام 1973، دارت حزمة أجهزة شمسية حول سكايلاب لتوفير بيانات شمسية كبيرة.
في عام 1965، بدأ برنامج مركز غودارد لرحلات الفضاء في علم الفلك بالأشعة السينية بسلسلة من التجارب المحمولة بالبالونات. في السبعينيات، أعقب ذلك تجارب صواريخ السبر على ارتفاعات عالية، وأعقب ذلك مراصد مدارية (قمارية).
تم إطلاق أول رحلة صاروخية للكشف بنجاح عن مصدر كوني لانبعاثات الأشعة السينية في عام 1962 من قبل مجموعة في العلوم والهندسة الأمريكية (AS&E).
تكشف الأطوال الموجية للأشعة السينية عن معلومات حول الأجسام (المصادر) التي تنبعث منها.
من عشرينيات القرن العشرين إلى أربعينيات القرن العشرينتحرير[عدل]
افتتاح مختبر البحوث البحرية (NRL) في عام 1923. هولبورت (1890-1982)وصل إلى هناك في عام 1924 ودرس البصريات الفيزيائية. كانت NRL تجري بحثا حول خصائص الغلاف الأيوني (الطبقة العاكسة للأرض) بسبب الاهتمام الاتصالات اللاسلكية قصيرة الموجة. هوبرت (هولبورت) أنتج سلسلة من الأوصاف الرياضية للغلاف الأيوني خلال عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين. في عام 1927، في معهد كارنيغي في واشنطن، هولبورت،غريغوري بريت واستكشف ميرل توف إمكانية التجهيز صواريخ روبرت غودارد لاستكشاف الغلاف الجوي العلوي. في عام 1929، اقترح هولبورت برنامجا تجريبيا يمكن من خلاله استخدام صاروخ لاستكشاف الغلاف الجوي العلوي. تضمن هذا الاقتراح الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية على ارتفاعات عالية.
بدأ هربرت فريدمان دراسات الأشعة السينية الشمسية في عام 1949 وسرعان ما أفاد بأن طاقة "لطيف الشمسي بالأشعة السينية ... كافية لحساب كلتأين الطبقة الإلكترونية." وهكذا بدأ أحد أسئلة هولبورت الأصلية، وهو مصدر وسلوك الطبقة العاكسة للراديو، في العثور على إجابته في أبحاث الفضاء.
في نهاية ثلاثينيات القرن العشرين، شملت الدراسات الأخرى استنتاج هالة الأشعة السينية بالطرق البصرية، وفي عام 1949، المزيد من الأدلة المباشرة من خلال الكشف عن فوتونات الأشعة السينية.
لأن يمنع الغلاف الجوي للأرض الأشعة السينية على مستوى الأرض،لم يكن لاكتشاف فيلهلم رونتغن أي تأثير على علم الفلك الرصدي خلال السنوات الخمسين الأولى.أصبح علم الفلك بالأشعة السينية ممكنا فقط مع القدرة على استخدام الصواريخ التي تتجاوز بكثير ارتفاعات البالونات. في عام 1948، استخدم الباحثون الأمريكيون صاروخ V-2 ألماني الصنع لجمع السجلات الأولى للأشعة السينية الشمسية.
وضعت NRL أدوات في الصواريخ والأقمار الصناعية واسكاي لاب اسباس لاب 2
خلال الستينيات والسبعينيات والثمانينيات والتسعينيات، زادت حساسية أجهزة الكشف بشكل كبير خلال 60 عاما من علم الفلك بالأشعة السينية. بالإضافة إلى ذلك، تطورت القدرة على التركيز على الأشعة السينية بشكل كبير - مما يسمح بإنتاج صور عالية الجودة.
ستينيات القرن العشرين[عدل]
دراسة الأجسام الفلكية على أعلى طاقات الأشعة السينية وبدأت أشعة جاما في أوائل الستينيات. قبل ذلك، عرف العلماء فقط أن الشمس كانت مصدرا مكثفا في هذه نطاقات موجية. يمتص الغلاف الجوي للأرض معظم الأشعة السينية وأشعة غاما، لذلك كانت هناك حاجة إلى رحلات الصواريخ التي يمكن أن ترفع الحمولات العلمية فوق الغلاف الجوي للأرض. أول رحلة صاروخية للكشف بنجاح عن مصدر كوني لذالك إطلاق انبعاث الأشعة السينية في عام 1962 من قبل مجموعة في العلوم والهندسة الأمريكية (AS&E). شمل فريق العلماء في هذا المشروع ريكاردو جياكوني،هربرت غورسكي، فرانك باولين، وبرونو روسي. لقد استخدموا صغيرا كاشف الأشعة السينية على متن رحلة صاروخية، وجدوا بها مصدرا ساطعا جدا في كوكبة العقرب. وبالتالي، سمية هذا المصدر لاحقا العقرب
السبعينيات[عدل]
في السبعينيات، خصص أقمار علم الفلك بالأشعة السينية، مثلأ وهورو،أرييل 5،ساس-3،اسوماتسو-كون وفريق البطل، طور هذا المجال من العلوم بوتيرة مذهلة. افترض العلماء أن الأشعة السينية من المصادر النجمية في مجرتنا كانت في المقام الأول من نجم نيوتروني في نظام ثنائي مع نجم عادي. في هذه "ثنائيات الأشعة السينية"، تنشأ الأشعة السينية من المواد التي تنتقل من النجم العادي إلى النجم النيوتروني في عملية تسم ىالتراكم. سمحت الطبيعة الثنائية للنظام لعلماء الفلك بقياس كتلة النجم النيوتروني. بالنسبة للأنظمة الأخرى، دعمت الكتلة المستنتجة للجسم الذي ينبعث منه الأشعة السينية فكرة وجود الثقوب السوداء، لأنها كانت ضخمة جدا بحيث لا يمكن أن تكون نجوما نيوترونية. عرضت الأنظمة الأخرى خاصية نبض الأشعة السينية، تماما مثلتم العثور على النجوم النابضة في نظام الراديو، مما سمح بتحديد معدل دوران نجم نيوتروني.
أخيرا، بعض هذه تم العثور على مصادر الأشعة السينية المجرية متغيرة للغاية. في الواقع، ستظهر بعض المصادر في السماء، وتظل مشرقة لبضعة أسابيع، ثم تتلاشى مرة أخرى عن الأنظار. تسمى هذه المصادر عابرون للأشعة السينية. كما وجد أن المناطق الداخلية لبعض المجرات تنبعث منها أشعة سينية. يعتقد أن انبعاث الأشعة السينية من هذه النوى المجرية النشطة ينشأ من غاز فائق النسبية بالقرب من ثقب أسود ضخم جدا في مركز المجرة. أخيرا، تم العثور على انبعاث الأشعة السينية المنتشر في جميع أنحاء السماء.
من الثمانينيات حتى الوقت الحاضر[عدل]
استمرت دراسة علم الفلك بالأشعة السينية في القيام بها باستخدام بيانات من مجموعة من الأقمار الصناعية التي كانت نشطة من الثمانينيات إلى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين:برنامج HEAO،إكسوسات،جينغا،آر إكس تي إي،روزات،ASCA، بالإضافة إلىBeppoSAX، الذي اكتشف الوهج اللاحق الأول لانفجار أشعة غاما (GRB). تستمر البيانات الواردة من هذه الأقمار الصناعية في مساعدتنا على زيادة فهمنا لطبيعة هذه المصادر والآليات التي تنبعث من خلالها الأشعة السينية وأشعة غاما. إن فهم هذه الآليات يمكن أن يلقي الضوء بدوره على الأساسيفيزياء كوننا. من خلال النظر إلى السماء باستخدام أدوات الأشعة السينية وأشعة غاما، نجمع معلومات مهمة في محاولتنا لمعالجة أسئلة مثل كيف بدأ الكون وكيف يتطور، واكتساب بعض التبصر في مصيره في نهاية المطاف
مركز غودارد لرحلات الفضاء[عدل]
بالونات[عدل]
في عام 1965، بناء على اقتراح فرانك ماكدونالد، بدأ إليهو بولدت برنامج غودارد في علم الفلك بالأشعة السينية بسلسلة من التجارب المحمولة بالبالون. في مرحلة مبكرة، انضم إليه بيتر سيرليميتسوس، الذي أكمل للتو أطروحة دكتوراه في فيزياء الفضاء حول الإلكترونات المغناطيسية، وغونتر ريغلر، طالب دراسات عليا في الفيزياء بجامعة ماريلاند مهتم بإجراء بحث أطروحته في الفيزياء الفلكية.
من عام 1965 إلى عام 1972، كان هناك أكثر من اثنتي عشرة تجربة محمولة بالبالون (معظمها من نيو مكسيكو)، بما في ذلك أول تجربة من هذا القبيل تحدث من أستراليا (1966)، وهي تجربة تم فيها اكتشاف انبعاثات الأشعة السينية الصلبة (وإن كان ذلك بدقة زاوية خام) من منطقة نحومركز المجرة الذي يقع مركزه بين المصادر المحددة لاحقا GX1+4 وGX3+1 وGX5-1. استندت تجربة محمولة بالبالون في عام 1968 إلى غرفة غاز زينون متعددة الطبقات متعددة الأنود التي تم تطويرها مؤخرا في مختبرنا ومثلت أول استخدام لمثل هذه الأداة عالية الأداء لعلم الفلك بالأشعة السينية.
بسبب توهين الأشعة السينية الناعمة بواسطة الغلاف الجوي المتبقي على ارتفاعات البالون، اقتصرت هذه التجارب المبكرة على الطاقات التي تزيد عن ~ 20 كيلو فولت. بدأت الملاحظات وصولا إلى الطاقات المنخفضة بسلسلة من تجارب صواريخ السبر على ارتفاعات عالية؛ في هذه المرحلة كان ستيف هولت قد انضم بالفعل إلى البرنامج. أسفرت المراقبة المحمولة بالصواريخ لعام 1972 ل Cas A، وهي أصغر بقايا مستعر أعظم في مجرتنا، عن أول اكتشاف لخط طيفي للأشعة السينية، انبعاث خط الحديد K عند ~ 7 كيلو فولت.
صواريخ[عدل]
يظهر الشكل الموجود على اليمين عينات مدتها 15 ثانية من التهم الخام (لكل 20.48 مللي ثانية) التي لوحظت في التعرض الذي يحمله الصواريخ عام 1973 لثلاثة من ألمع المصادر الثنائية للأشعة السينية فيمجرة درب التبانة: لها X-1 (1.7 يوم)، Cyg X-3 (0.2 يوم)، و Cyg X-1 (5.6 أيام). تتضح فترة النباض الثانية 1.24 المرتبطة ب Her X-1 على الفور من البيانات، في حين أن ملف تعريف معدل Cyg X-3 يتسق تماما مع التقلبات الإحصائية في التهم المتوقعة لمصدر ثابت، على الأقل لمدة 15 ثانية من التعرض الموضح. من ناحية أخرى، تظهر بيانات Cyg X-1 بوضوح سمة سلوك "ضوضاء الطلقة" الفوضوية لمرشح الثقب الأسود هذا، كما قدمت أدلة أولية على الميزة الإضافية للبنية الفرعية "الانفجار" في ميلي ثانية، والتي لوحظت لأول مرة في هذه الملاحظة. قدم القطع الحاد عند ~ 24 كيلو فولت في الطيف المسطح الذي لوحظ لها X-1 في هذا التعرض أول دليل تم الإبلاغ عنه على آثار النقل الإشعاعي التي ترتبط ببلازما ممغنطة للغاية بالقرب من سطح نجم نيوتروني. أعطى المكون الطيفي للجسم الأسود الذي لوحظ ل Cyg X-3 خلال هذه التجربة دليلا قويا على أن هذا الانبعاث من المنطقة المجاورة مباشرة لجسم مضغوط بحجم نجم نيوتروني.
أسفرت مراقبة Cyg X-3 بعد عام باستخدام نفس الأداة عن طيف حراري رقيق بصريا لهذا المصدر وقدمت أول دليل على انبعاث خط K الحديد الطيفي القوي من ثنائي الأشعة السينية.
صواريخ[عدل]
يظهر الشكل الموجود على اليمين عينات مدتها 15 ثانية من التهم الخام (لكل 20.48 مللي ثانية) التي لوحظت في التعرض الذي يحمله الصواريخ عام 1973 لثلاثة من ألمع المصادر الثنائية للأشعة السينية فيمجرة درب التبانة: لها X-1 (1.7 يوم)، Cyg X-3 (0.2 يوم)، و Cyg X-1 (5.6 أيام). تتضح فترة النباض الثانية 1.24 المرتبطة ب Her X-1 على الفور من البيانات، في حين أن ملف تعريف معدل Cyg X-3 يتسق تماما مع التقلبات الإحصائية في التهم المتوقعة لمصدر ثابت، على الأقل لمدة 15 ثانية من التعرض الموضح. من ناحية أخرى، تظهر بيانات Cyg X-1 بوضوح سمة سلوك "ضوضاء الطلقة" الفوضوية لمرشح الثقب الأسود هذا، كما قدمت أدلة أولية على الميزة الإضافية للبنية الفرعية "الانفجار" في ميلي ثانية، والتي لوحظت لأول مرة في هذه الملاحظة. قدم القطع الحاد عند ~ 24 كيلو فولت في الطيف المسطح الذي لوحظ لها X-1 في هذا التعرض أول دليل تم الإبلاغ عنه على آثار النقل الإشعاعي التي ترتبط ببلازما ممغنطة للغاية بالقرب من سطح نجم نيوتروني. أعطى المكون الطيفي للجسم الأسود الذي لوحظ ل Cyg X-3 خلال هذه التجربة دليلا قويا على أن هذا الانبعاث من المنطقة المجاورة مباشرة لجسم مضغوط بحجم نجم نيوتروني.
أسفرت مراقبة Cyg X-3 بعد عام باستخدام نفس الأداة عن طيف حراري رقيق بصريا لهذا المصدر وقدمت أول دليل على انبعاث خط K الحديد الطيفي القوي من ثنائي الأشعة السينية.
المراصد المدارية[عدل]
لدينا مساحة كبيرة PCA (المصفوفة المضادة النسبية) على RXTE الحالي (تعكس مهمة روسي مستكشف توقيت الأشعة السينية) حقا تراث برنامج صواريخ السبر الخاصة بنا. تواصل RXTE تقديم بيانات قيمة للغاية مع دخولها العقد الثاني من التشغيل الناجح. كانت كاميرا الأشعة السينية ذات الثقبة ASM (كل-مراقب السماء) من غودارد على Ariel-5 (1974-1980) أول تجربة فلكي للأشعة السينية لاستخدام عدادات التصوير النسبية (وإن كانت أحادية البعد)؛ وقدمت معلومات عن المصادر العابرة والسلوك طويل الأجل للعديد من الأجسام الساطعة. انضم جان سوانك إلى البرنامج في الوقت المناسب لبداية تجربتنا OSO-8 (1975-1978)، وهو أول مرصد مداري للنطاق العريض (2-40 كيلو فولت) يعتمد على غرف نسبية متعددة الأنود متعددة الطبقات، وهي غرف أظهرت قوة التحليل الطيفي للأشعة السينية؛ على سبيل المثال، أثبت أن انبعاث خط الحديد K هو سمة في كل مكان لمجموعات المجرات.
قدمت تجربة الأشعة السينية الكونية الكاملة هيو-1 A2 (1977-1979) البيانات الأكثر شمولا (لا تزال الأكثر تحديدا) على طيف النطاق العريض للخلفية الكونية للأشعة السينية والبنية واسعة النطاق، وعينة كاملة مستخدمة كثيرا من ألمع المصادر خارج المجرة؛ لقد شكلت "المفارقة الطيفية" الصعبة التي يتم كشفها الآن مع نتائج جديدة على التطور (من المسوحات العميقة) وعلى أطياف المصدر الفردية التي تمتد إلى نطاق أشعة غاما. كان مطياف الحالة الصلبة SSS (مطياف الحالة الصلبة) في بؤر تركيز مرصد HEAO-2 أينشتاين (1978-1981) أول مطياف غير مشتت عالي الدقة الطيف يستخدم في علم الفلك بالأشعة السينية، هنا للطاقات التي تصل إلى ~ 3keV، محدودة ببصريات التلسكوب.
من خلال استخدام بصريات الرقائق المخروطية، التي تم تطويرها في مختبرنا، تم تمديد استجابة تلسكوب الأشعة السينية للرعي إلى 12 كيلو فولت، مما يغطي بشكل كبير النطاق الحديدي الحاسم للانبعاثات. تم استخدام كاشف الحالة الصلبة Si(Li) المبرد في بؤرة مثل هذا التلسكوب لتلسكوب BBXRT (النطاق العريض للأشعة السينية) في مهمة المكوك Astro-1 (STS-35) في كولومبيا في ديسمبر 1990، وهو أول مرصد للأشعة السينية ذات النطاق العريض (0.3-12keV) لاستخدام بصريات التركيز.
بالتعاون مع علماء الفلك بالأشعة السينية في اليابان، تم استخدام بصريات الأشعة السينية المخروطية للرقائق المخروطية للأمريكية واليابانية المشتركةمهمة ASCA (1993-2000). كان أول مرصد تصوير واسع النطاق يستخدم مطياف CCD غير المشتتة.
تم تحقيق تحسن كبير في قدرة مطياف الحالة الصلبة غير المشتتة في مختبرنا (بالتعاون مع جامعة ويسكونسن) من خلال التطوير الناجح لمقياس المسعر الكمومي بدقة أفضل من 10 eV (FWHM). تم استخدام مقاييس الطيف هذه في تجربة محمولة بالصواريخ لدراسة الخطوط الطيفية من الوسط بين النجوم الساخن لمجرتنا وستلعب قريبا دورا رئيسيا في مرصد سوزاكو الياباني/الأمريكي المشترك للأشعة السينية الذي تم إطلاقه في يوليو 2005.
استفادت المراحل المبكرة الحرجة من هذا البرنامج من الدعم الفني المتفاني للغاية من قبل ديل أربوغاست وفرانك بيرسا وسيرو كانكرو وأوبيندرا ديساي وهنري دونج وتشارلز غلاسر وسيد جونز وفرانك شافر. أجرى أكثر من 20 طالب دراسات عليا (معظمهم من جامعة ميريلاند في كوليدج بارك) بنجاح أبحاث أطروحة الدكتوراه الخاصة بهم ضمن برنامج علم الفلك بالأشعة السينية الخاص بنا. ظل جميع هؤلاء الطلاب السابقين تقريبا يشاركون بنشاط في الفيزياء الفلكية.