高能观测

高能观测探测紫外线、X射线和伽马射线光子，这些是宇宙中最热和能量最高的物理过程的标志，几乎完全来自太空。

Definition

高能观测是指主要从太空探测来自天体源的紫外线、X射线和伽马射线辐射，使用适用于单个高能光子的探测器和光学器件。

Scope

本主题涵盖紫外线、X射线和伽马射线波段的观测，这些波段大气层不透明，观测需要空间平台。它涉及这些波段的专业探测方法，包括掠入射X射线光学和光子计数探测器，产生此类辐射的非热和超高温过程，以及从地面间接探测最高能量伽马射线。

Core questions

• 为什么紫外线、X射线和伽马射线观测必须在太空中进行？
• 掠入射光学如何聚焦会穿透传统反射镜的X射线？
• 宇宙源中产生高能辐射的物理过程有哪些？
• 最高能量的伽马射线如何通过大气簇射间接探测？

Key theories

掠入射X射线光学

X射线仅在非常浅的角度下才能有效反射，因此X射线望远镜使用嵌套的掠入射反射镜来聚焦那些会直接穿过正入射反射镜的光子。

非热高能辐射

同步辐射、逆康普顿散射和超高温等离子体发射等过程在活跃天体物理环境中产生紫外线到伽马射线光子。

Clinical relevance

高能观测揭示了吸积黑洞和中子星、超新星遗迹、炽热的星系际气体、活动星系核和伽马射线暴，探测了在实验室中无法达到的极端温度、引力和磁场条件下的物理学。

History

高能天文学始于火箭和气球飞行；贾科尼（Giacconi）于1962年探测到第一个太阳系外X射线源，开启了X射线天文学，随后的卫星和地面切伦科夫望远镜将观测范围扩展到伽马射线。

Seminal works

• longair2011
• giacconi1962
• lena2012

Frequently asked questions

为什么X射线望远镜不能使用普通反射镜？

X射线正面撞击反射镜时会被吸收而不是反射；只有在掠射角下它们才会反射，因此X射线望远镜使用嵌套的反射镜，以实现浅角度反射。

如何从地面观测超高能伽马射线？

尽管大气层直接阻挡了它们，但伽马射线在大气中会产生粒子级联和微弱的切伦科夫光，地面望远镜通过探测这些来重建原始光子。