Рентгеновская астрономия

Рентге́новская астроно́мия, раздел астрономии, посвящённый исследованиям космических объектов по их рентгеновскому излучению (с энергией фотонов от 0,1 до 100 кэВ), а также изучению механизмов данного излучения. Земная атмосфера не пропускает рентгеновское излучение, поэтому рентгеновская астрономия относится к области внеатмосферной астрономии.

Ярчайшим космическим рентгеновским источником на небе является Солнце (светимость горячей хромосферной и корональной плазмы в рентгеновском диапазоне при вспышках достигает 10¹⁹ –10²⁰ Вт), что было установлено американскими астрономами в 1948 г. при ракетных запусках газоразрядных рентгеновских детекторов. Первый по яркости рентгеновский источник за пределами Солнечной системы (Скорпион X-1) с потоком излучения порядка 10^–10 Вт/м² был обнаружен в 1962 г. группой американских астрономов под руководством Б. Росси и Р. Джаккони. В 1970–1973 гг. первый специализированный спутник для исследований в рентгеновском диапазоне («Ухуру», США), проведя обзор всего неба с чувствительностью порядка 10^–14 Вт/м² , обнаружил свыше 300 точечных галактических и внегалактических рентгеновских источников и диффузное рентгеновское излучение горячего газа в скоплениях галактик. Первый рентгеновский телескоп с разрешением несколько угловых секунд и чувствительностью 3 · 10^–17 Вт/м² , рассчитанный на энергию фотонов 0,2–20 кэВ, функционировал на американском спутнике в 1978–1981 гг. (Р. Джаккони, Нобелевская премия по физике 2002).

Объектом исследования рентгеновской астрономии является горячее вещество Вселенной. Это газ, разогретый до температур 10⁷ –10⁸ К при аккреции вещества в тесных двойных звёздах или в активных ядрах галактик, газ в скоплениях галактик, горячие атмосферы одиночных нейтронных звёзд. Механизм генерации рентгеновского излучения в этих источниках – тепловой. Источником нетеплового рентгеновского излучения (например, синхротронного излучения и обратного комптоновского рассеяния) могут быть радиопульсары, ударные волны в остатках вспышек сверхновых, релятивистские джеты из ядер активных галактик и квазаров, горячие короны аккреционных дисков в тесных двойных звёздах, Солнце во время вспышек и т. д. Особый интерес представляют рентгеновские пульсары – аккрецирующие нейтронные звёзды с сильным магнитным полем (10¹² –10¹³ Э) в двойных звёздных системах: в рентгеновских спектрах этих источников наблюдается линия поглощения, связанная с резонансным рассеянием фотонов в сильном магнитном поле на циклотронной частоте. Диагностику космической плазмы в рентгеновском диапазоне проводят также по флуоресцентным эмиссионным линиям ионов металлов (например, линии K_α нейтрального железа с энергией около 6,4 кэВ). Изучение профиля этих линий вблизи компактных релятивистских объектов даёт информацию о скорости движения аккрецирующего вещества и характеристиках (массе, моменте импульса) центрального объекта.