Instrumentación de rayos X y rayos gamma
La instrumentación de rayos X y rayos gamma detecta los fotones más energéticos en astronomía utilizando ópticas de incidencia rasante, aperturas codificadas y detectores de seguimiento de partículas, en lugar de los espejos convencionales de los telescopios ópticos.
Definition
La instrumentación de rayos X y rayos gamma comprende la óptica y los detectores utilizados para observar fotones desde aproximadamente cien electronvoltios hasta teraelectronvoltios, diseñados en torno al hecho de que dichos fotones no pueden enfocarse mediante reflexión o refracción ordinarias.
Scope
Este tema abarca los espejos de rayos X de incidencia rasante anidados, los CCD de rayos X y los microcalorímetros que forman imágenes y miden la energía de los fotones, los colimadores y las máscaras de apertura codificada para energías más altas, los telescopios de seguimiento de pares y Compton para rayos gamma, y la técnica terrestre de Cherenkov atmosférico que detecta indirectamente los rayos gamma de mayor energía.
Core questions
- ¿Cómo se enfocan los rayos X cuando atraviesan espejos ordinarios?
- ¿Cómo se obtienen imágenes de los rayos gamma, que no pueden enfocarse en absoluto?
- ¿Cómo se mide la energía de un fotón de alta energía?
- ¿Cómo se detectan los rayos gamma de mayor energía desde tierra?
Key theories
- Óptica de incidencia rasante
- Los rayos X se reflejan eficientemente solo en ángulos rasantes poco profundos, por lo que los telescopios de rayos X anidan muchas capas de espejos concéntricos, como los diseños de Wolter, para recolectarlos y enfocarlos.
- Aperturas codificadas y seguimiento de partículas
- Los rayos gamma se obtienen imágenes no por enfoque, sino proyectando sombras a través de máscaras codificadas o rastreando los pares electrón-positrón y las dispersiones Compton que producen en detectores en capas.
- Técnica de imagen Cherenkov atmosférica
- Los rayos gamma de mayor energía se detectan desde tierra mediante la imagen de los breves destellos de luz Cherenkov de las lluvias de aire que desencadenan en la atmósfera.
Clinical relevance
La instrumentación de alta energía investiga agujeros negros y estrellas de neutrones en acreción, remanentes de supernovas, núcleos galácticos activos, estallidos de rayos gamma y gas caliente de cúmulos, revelando la física más extrema del universo que es invisible a energías más bajas.
History
El vuelo de cohete de Giacconi y Rossi en 1962 descubrió la primera fuente cósmica de rayos X, dando inicio a la astronomía de rayos X. Los diseños de incidencia rasante de Wolter permitieron telescopios de rayos X de imagen como Einstein y Chandra, mientras que las misiones de rayos gamma y los conjuntos Cherenkov terrestres abrieron el cielo de muy alta energía.
Key figures
- Riccardo Giacconi
- Bruno Rossi
- Hans Wolter
Related topics
Seminal works
- seward2010
- longair2011
- giacconi1962
Frequently asked questions
- ¿Cómo forman imágenes los telescopios de rayos X si los rayos X atraviesan los espejos normales?
- Los rayos X se reflejan eficientemente solo cuando rozan una superficie en ángulos muy poco profundos. Por lo tanto, los telescopios de rayos X utilizan conjuntos de espejos anidados en forma de barril que los rayos rozan, doblándolos gradualmente hacia un foco común, una configuración conocida como óptica de incidencia rasante o de Wolter.
- ¿Cómo se pueden estudiar los rayos gamma de mayor energía desde tierra?
- Dichos rayos gamma son demasiado raros y demasiado energéticos para detectarlos directamente con satélites. Cuando uno golpea la atmósfera, produce una cascada de partículas que emiten un tenue destello de luz Cherenkov, que los conjuntos de telescopios terrestres utilizan para reconstruir la energía y la dirección del rayo gamma.