Đài thiên văn không gian và năng lượng cao
Các đài thiên văn không gian và năng lượng cao mang theo các thiết bị lên cao hơn bầu khí quyển để quan sát các bước sóng mà bầu khí quyển chặn, từ tia cực tím qua tia X và tia gamma, cũng như để thoát khỏi hiện tượng mờ và nhiễu nền của nó.
Definition
Các đài thiên văn không gian và năng lượng cao là các cơ sở thiên văn được đặt phía trên hoặc bên ngoài bầu khí quyển của Trái Đất, hoặc sâu dưới lòng đất và dưới nước, nhằm phát hiện bức xạ và các hạt không thể tiếp cận hoặc bị suy giảm ở mặt đất, đặc biệt là bầu trời năng lượng cao và cực tím.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm các nền tảng và tàu vũ trụ chứa kính thiên văn trên quỹ đạo và xa hơn, các quang học và bộ dò chuyên biệt của thiên văn học tia X và tia gamma, thiết bị cực tím, và các bộ dò thiên văn đa thông điệp ghi lại neutrino, tia vũ trụ và sóng hấp dẫn cùng với ánh sáng.
Sub-topics
Core questions
- Tại sao phần lớn bầu trời năng lượng cao và cực tím phải được quan sát từ không gian?
- Làm thế nào để tập trung hoặc phát hiện tia X và tia gamma khi chúng không thể phản xạ bình thường?
- Môi trường không gian đặt ra những yêu cầu đặc biệt nào đối với các thiết bị?
- Các bộ dò đa thông điệp mở rộng thiên văn học vượt ra ngoài ánh sáng như thế nào?
Key theories
- Độ mờ của khí quyển
- Bầu khí quyển của Trái Đất hấp thụ gần như hoàn toàn bức xạ cực tím, tia X và tia gamma, vì vậy những cửa sổ này nhìn vào vũ trụ chỉ có thể được mở từ không gian hoặc, đối với năng lượng cao nhất, gián tiếp từ mặt đất.
- Kỹ thuật góc tới nhỏ và khẩu độ mã hóa
- Tia X chỉ phản xạ ở các góc tới nhỏ, đòi hỏi các vỏ gương lồng vào nhau, trong khi tia gamma được tạo ảnh bằng mặt nạ mã hóa hoặc được theo dõi trong các bộ dò thay vì tập trung theo cách thông thường.
- Các quá trình phát xạ năng lượng cao
- Việc giải thích các quan sát năng lượng cao dựa trên sự hiểu biết về bức xạ synchrotron, tán xạ Compton ngược và bức xạ hãm nhiệt từ plasma nóng và tương đối tính.
Clinical relevance
Các đài thiên văn không gian và năng lượng cao tiết lộ các lỗ đen, sao neutron, tàn dư siêu tân tinh, khí nóng giữa các cụm thiên hà và các sự kiện năng lượng cao nhất trong vũ trụ; cùng với các bộ dò đa thông điệp, chúng đã mở ra những cách hoàn toàn mới để quan sát vũ trụ.
History
Các tên lửa thăm dò vào những năm 1940 lần đầu tiên tiếp cận bầu trời cực tím và tia X, và chuyến bay tên lửa năm 1962 của Giacconi đã phát hiện ra nguồn tia X vũ trụ đầu tiên. Các vệ tinh chuyên dụng từ Uhuru trở đi, các đài thiên văn lớn như Hubble và Chandra, và các bộ dò tia gamma và neutrino đặt trên mặt đất đã xây dựng nên thiên văn học năng lượng cao và đa thông điệp.
Key figures
- Riccardo Giacconi
- Bruno Rossi
- Lyman Spitzer
Related topics
Seminal works
- kitchin2013
- longair2011
- seward2010
Frequently asked questions
- Tại sao thiên văn học tia X và cực tím không thể thực hiện được từ mặt đất?
- Bầu khí quyển của Trái Đất hấp thụ gần như toàn bộ bức xạ cực tím, tia X và tia gamma trước khi chúng đến mặt đất, điều này may mắn cho sự sống nhưng lại chặn các bước sóng này khỏi kính thiên văn. Để quan sát chúng, cần phải đưa các thiết bị lên cao hơn bầu khí quyển bằng tên lửa, khinh khí cầu hoặc vệ tinh.
- Tại sao tia X không thể được tập trung bằng gương thông thường?
- Tia X chiếu thẳng vào một bề mặt chủ yếu bị hấp thụ hơn là phản xạ. Chúng chỉ phản xạ hiệu quả khi chúng lướt qua bề mặt ở các góc rất nông, vì vậy kính thiên văn tia X sử dụng các vỏ gương lồng vào nhau, giống như hình thùng, mà các tia lướt dọc theo để được đưa đến một tiêu điểm.