Если вам нужна помощь в составлении задания, мы рекомендуем обратиться к специалисту. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатный пересмотр и ревизия. Узнайте стоимость вашего задания.
Невидимое излучение Космоса
Снаружи интервал — это относительно пустая область пространства за пределами атмосферы небесного тела. Пространство не является абсолютно пустым. Однако она содержит очень низкую плотность, межзвездное, небольшое количество кислорода (оставшегося после звездных взрывов), космические лучи и электромагнитное излучение, а также гипотетическую темную материю.
Космические лучи — это потоки заряженных частиц, перемещающихся по галактике с огромной скоростью.
Космические лучи — это в основном ядра обычной химической материи, вероятно, из взрывов сверхновых, движение которых по траектории галактики регулируется слабыми магнитными полями, пронизывающими нашу галактику. Космические лучи являются неотъемлемой частью межзвездной среды и большой частью ее общей энергии.
Сегодня космические лучи являются единственными известными частицами за пределами нашей Солнечной системы, с которыми мы имеем прямой контакт. Уже по одной этой причине их стоит внимательно изучить.
Открытие космических лучей
Видимый свет, который мы наблюдаем в космосе невооруженным глазом, является лишь узкой зоной электромагнитного спектра. Космос излучает множество других волн, таких как инфракрасные, рентгеновские, гамма-лучи и даже частицы, называемые нейтрино. Для их обнаружения необходимы специальные методы.
Космические полеты дали астрономам то, что никогда не было представлено раньше и не было представлено в наземной астрономии. Для изучения небесных тел Солнечной системы, нашей галактики и многочисленных внеземных объектов в настоящее время в космос запускаются специальные астрономические обсерватории, оснащенные физическими приборами государственного образца. Они собирают невидимое излучение, поглощенное атмосферой, которое не достигает поверхности Земли.
В результате из дальнего космоса можно изучать все виды электромагнитного излучения.
Говоря конкретным языком, в прошлом Вселенная наблюдалась в одном черно-белом цвете, а сегодня она предстает во всех «цветах» электромагнитного спектра. Однако для получения невидимого излучения необходимы специальные телескопы.
Короткие длины волн значительно отличаются от оптических телескопов. И когда мы говорим, например, ‘Ray Telescope-X’ или ‘Ray Telescope’, мы подразумеваем такое название: рентгеновский приемник или приемник лучей.
Как было обнаружено космическое излучение?
Около века назад ученые начали измерять атмосферные нагрузки. В то время некоторые обнаружили явления ионизации в атмосфере, но предположили, что нагрузки излучаются Землей, а не космосом. В 1912 году немецкий ученый Виктор Гесс поднял воздушный шар на высоту 5 000 метров и измерил атмосферные изменения.
Он обнаружил, что обнаруженные токи увеличиваются с высотой, что навело его на мысль, что токи были вызваны сильным проникающим излучением из космоса. Этот тип излучения позже был назван «космическими лучами». И за это открытие Виктор Гесс был удостоен Нобелевской премии по физике в 1936 году.
Обнаружение инфракрасных лучей
Выдающийся астроном Уильям Гершель (1738-1822) был первым, кто открыл невидимые лучи света. Он занимался измерением температуры отдельных цветов радуги. К его удивлению, термометр зафиксировал максимальное показание на одном из концов красного конца радуги. Это дало Гершелю основания подозревать существование невидимых лучей, которые он назвал тепловыми лучами (от латинского «тепло»). Он обнаружил, что эти лучи могут поглощаться, отражаться и преломляться подобно видимому свету.
Термин «инфракрасный» (лат. «infra-red» или «нижний») появился в конце 19 века. Он был назван так потому, что обнаруженные лучи находились ниже красной части электромагнитного спектра.
Инфракрасные галактики
С появлением более чувствительных методов наблюдения инфракрасная астрономия получила все большее распространение. До 1960-х годов инфракрасные телескопы запускались в верхние слои атмосферы с помощью воздушных шаров. Там были легко обнаружены инфракрасные космические лучи. Вскоре после этого стали использоваться специальные летательные аппараты, такие как KuiperAirObservatory НАСА. Обсерватория НАСА KuiperAirObservatory работала с 1975 по 1995 год.
Природа космического излучения
Ученые обнаружили, что большинство космических лучей с самой низкой энергией имеют солнечное происхождение, но основным источником являются космические лучи из нашей галактики с самой высокой энергией. Некоторые космические лучи могут быть посланы из других галактик.
Взрывы сверхновых в настоящее время считаются наиболее вероятным источником космических лучей в нашей галактике.
Космические лучи состоят в основном из высокоэнергетических протонов: 85% ядер водорода, 12% альфа-частиц, небольшая часть электронов и некоторые более тяжелые ядра. Космические лучи проходят через пространство почти со скоростью света, и некоторые из них достигают Земли.
В рентгеновских лучах Вселенная выглядит совсем иначе, чем в оптические телескопы.
- С одной стороны, наблюдается увеличение концентрации ярких источников излучения по мере приближения к средней плоскости Млечного Пути — они принадлежат нашей Галактике;
- С другой — равномерное распределение многочисленных внегалактических рентгеновских источников по всему небу.
Многие объекты, украшающие земное небо, такие как Луна и планеты, не видны в рентгеновских лучах.
В нашей галактике диффузное гамма-излучение в основном сосредоточено в галактическом диске — оно усиливается по направлению к галактическому центру.
Гамма-излучение от пульсаров
Кроме того, были обнаружены отдельные (точечные) источники гамма-излучения, включая Кавурас (Крабовидная туманность в Тельце), Геркулес X-1 и Гемнга (в Близнецах). Буквально сотни различных источников внегалактических гамма-лучей рассеиваются в воздухе.
Обнаружены гамма-лучи, испускаемые из активных областей Солнца во время солнечных вспышек.
Наблюдения со спутников в периоды минимальной солнечной активности дают наилучшие данные о свободных электронах в межзвездном и межпланетном пространстве. Результаты исследований космических лучей открыли нам много нового и интересного об относительном распределении химических элементов и их обилии в межзвездном пространстве.
Эта энергия разгоняет часть материи почти до скорости света и выбрасывает ее в релятивистских плазменных струях в двух противоположных направлениях, перпендикулярных оси накопительного диска. Когда эти струи сталкиваются с межгалактической средой и замедляются, входящие частицы излучают радиоволны.
Радиогалактики: Лебедь А, Центавр А и другие. Общие черты и различия
Радиопочвы также отличаются от обычных галактик и квазаров звезд. В визуальной области ничто не кажется обычным, но в радиообласти эти галактики буквально сияют, однако радиопередачи не идут ни в какое сравнение с радиопередачами обычных галактик и превосходят визуальную яркость.
Последние теории относят эти объекты к категории активных галактических ядер, характеризующихся специфическими квазарами. По оценкам, в одном миллионе галактик содержится радиоактивная вода.
Большинство радиооткликов связано с гигантскими эллиптическими галактиками, с несколькими компактными ядрами размером менее парсека (ядра «нормальных» галактик простираются на десятки или тысячи парсеков). ) Радиотелескопы могут обнаружить эти галактики как высокоинтенсивные галактики в длинноволновом диапазоне. Это в 1000 — миллионы раз превышает мощность, излучаемую галактиками в этом регионе.
На этом изображении показана Печь Радиоуправления (NGC 1316). Это комбинированное изображение в визуальной и радиозонах. Радиозоны, которые не видны в визуальном спектре, отмечены оранжевым цветом (по очевидным причинам). Как видите, объекты, не видимые в визуальном спектре, могут просто сиять в эфирном небе.
Радиогалактики и квазары
Термин «радиовода» был введен в 1949 году и первоначально включал в себя не только далекие галактики с мощным радиоизлучением, но и внегалактическое радио.
Следует отметить, что «радиоволна» сама по себе довольно условна. Кроме того, из-за отсутствия единообразия в свойствах и мощности излучения многие квазары, являющиеся радиоизлучателями, также свободно называют радиореактивными, поскольку они представляют собой звездные системы. Кроме того, радиореакции и квазары очень похожи по многим параметрам. Например, практически невозможно сказать, какая из этих двух категорий объектов принадлежит источнику.
Сегодня радиореактивными являются только галактики, в которых радиокрай обусловлен ядерной активностью, а не всплесками звездообразования. На диске. Поэтому радиоактивная вода относится к категории галактик с активным ядром.
Изображение Центавра А приписывается комбинации трех зон: визуальной, радио и инфракрасной. Цвет.
Что является источником радиоизлучения в радиогалактиках
Радиоизлучение от эллиптических галактик обычно производится в межгалактическом межзвездном пространстве (как и в случае слабого излучения от обычных галактик), во внешних областях, где оптические телескопы «видят» только свободное пространство. Однако для радиореакций не существует «единственного» источника радио — источники радиоактивности обычно состоят одновременно из многих компонентов (ядро, другие, радио).
Механизм радиосвязи отличается и здесь от механизма светового вещания. Это современная радиация. В большинстве случаев радиоактивной воды обнаруживаются два источника интенсивного радиоизлучения. Это So -Calted Pods, симметрично расположенные на противоположных сторонах галактики.
В некоторых случаях диаметр этих долей составляет миллионы световых лет. Как и в других галактиках с активными ядрами, в центрах радиоактивной воды наблюдается выделение большого количества энергии, в результате чего образуются быстро увеличивающиеся в размерах черные дыры. Эта энергия обеспечивает дополнительную высокоэнергетическую инъекцию электронов в листья.
Типичным примером радиогалактики является Лебедь А. В оптической области Лебедь А едва различим, но в радиодиапазоне невозможно не заметить Лебедя А, так как это один из самых ярких объектов на звездном небе.
Хотя вариации яркости остатков неба не превышают одного сантиметра, их наличие указывает на тонкие аномалии в распределении материи, существовавшей во время ранней эволюции Вселенной и послужившей зародышем галактик и их скоплений.
Исследовательские работы и проекты
На протяжении веков астрономам приходилось изучать окружающую среду только через относительно небольшое оптическое «прозрачное окно» в атмосфере. Второе «прозрачное окно» в радиусе действия радиосвязи было недоступно в течение длительных периодов времени.
История радиоастрономии — науки о радиоголосах в космосе — представляется увлекательным и полным приключений романом. Были беспочвенные сенсации, неожиданные открытия и чудесные предсказания.
Первые сообщения о таинственных радиопередачах из космоса появились в газетах вскоре после открытия радио. Были приведены различные доводы.
К сожалению, загадочные «космические» сигналы оказались всего лишь радиопомехами вполне земного происхождения. Дело в том, что приемники того времени работали только в зоне больших волн. И эти волны не могут пройти через верхний проводящий слой земной атмосферы, так называемую ионосферу.
Фактические встречи с космическим радио не происходили до 1931 года. Было замечено, что коротковолновые радиоприемники улавливают какие-то странные сигналы непонятного происхождения. Вскоре было обнаружено, что сигналы повторяются через регулярные промежутки времени. Тем временем Земля совершила еще один полный оборот вокруг своей оси. Это указывало на то, что таинственная радиостанция находится где-то в космосе за пределами земной атмосферы.
Но простые открытия, даже самые удивительные, — это не пауки как таковые. Для этого требуются соответствующие технические средства. А в начале 1930-х годов таких инструментов не было. Они появились только в следующем десятилетии. Затем ученые вновь наткнулись на голос космического радио. Они встретили его совершенно неожиданно и при необычных обстоятельствах.
Это произошло во время Второй мировой войны. Гитлеровские люфтваффе бомбили столицу Великобритании Лондон. Поначалу нацистские самолеты оставались безнаказанными. Однако вскоре британцы применили секретное оружие. Побережье было защищено чувствительными радарными антеннами. Их невидимые лучи сканировали небо, и когда они принимали радиоволны, отраженные от нацистских самолетов, то своевременно информировали противовоздушную оборону об их приближении. Стервятникам был дан достойный отпор. Британское небо было закрыто для них.
Неожиданно нацисты стали любопытными союзниками. Когда в утренние часы немецкие самолеты появлялись со стороны Ла-Манша, воздушные пути заполнялись неизвестными радиосигналами. Они искажали изображение на дисплее станции обнаружения и сбивали с толку операторов. На экранах обнаружения изображения фашистских самолетов безнадежно терялись в море шума. Самолеты прорвались в город и успели сбросить свой смертоносный груз.
Британский командир обнаружил таинственную станцию вмешательства и приказал уничтожить всех раненых. Однако команда была выполнена лишь наполовину. Была найдена неизвестная радиостанция. Однако его бомбардировка была не под силу людям, поскольку он находился не в Европе, а в 150 миллионах километров от Земли. Британская станция слежения была заблокирована его радиопередачей. Солнце.
Так было обнаружено, что наш яркий солнечный свет — это мощная космическая радиостанция. На самом деле, это открытие не было совершенно неожиданным. Задолго до этого астрономы и физики уже считали, что многие небесные тела должны излучать радиоволны. Даже выдающийся русский ученый Стретов заявил, что Солнце излучает не только свет, но и другие электромагнитные волны.
Нет сомнений в том, что такие облака, если они действительно существуют, могут накапливать электрический заряд. А это иногда может привести к молнии.
Морфологические особенности радиогалактик
Радиогалактики сильно различаются по своим морфологическим характеристикам. Основными (наблюдаемыми) характеристиками радиогалактик (и квазаров) являются ядра, протяженные структуры (доли), горячие пятна и джеты (Kembawi, Narlikar, 1998). Не все эти характеристики наблюдаются во всех источниках, и часто морфология объекта слишком сложна для надежного различения. Однако полезно рассматривать источник как «построенный» из этих «кирпичиков» и считать сложные или плохо определенные особенности препятствиями или взаимодействием с окружающей средой самого объекта.
Ядро — это компактный компонент, неразрешимый при наблюдениях на угловых масштабах до 0.1 сек. дуги и совпадающий с ядром оптического объекта. Ядро обычно имеет плоский или сложный радиоспектр, что в последнем случае указывает на синхротронное самопоглощение. С помощью интерферометров со сверхдлинными базами (VLBI) ядро может разрешаться на отдельные субкомпоненты, часто состоящие из неразрешенного ядра, имеющего плоский спектр, и джетоподобную структуру, в которой может быть более чем один узел. Кроме того, встречаются также компактные источники с крутыми радиоспектрами и компактные двойные. Ядра хорошо определяются на гигагерцовых частотах, потому что они часто имеют плоские спектры, в то время как протяженные компоненты имеют крутые спектры. Ядра найдены почти во всех радиоквазарах и в ~80 % радиогалактик. Вклад ядра в полную радиосветимость источника меняется от одного процента у некоторых объектов до почти 100 % у ряда квазаров.
Протяженные структуры («радиопузыри» или «лобы» от английского слова «lobe» — «доля») являются протяженными областями радиоизлучения. Эти компоненты очень часто располагаются симметрично по противоположным сторонам от галактики или квазара. Иногда они содержат области, называемые горячими пятнами, с усиленным излучением. Размер этих структур от одного различимого края до противоположного может быть от нескольких килопарсек до нескольких мегапарсек. Радиогалактика 3C236 имеет размер ~4 Мпк. Протяженные структуры часто показывают вращательную симметрию и имеют Z- или S-образную структуру. Эти формы наиболее естественно интерпретируются как результат прецессии осей джетов, которые переносят энергию от центрального источника к протяженным областям. Светимости двух «пузырей» в типичном радиоисточнике обычно сравнимы, хотя максимальное различие в светимостях может достигать 2-х раз. Если источник наблюдается с одним компонентом, то это может быть вызвано тем, что двойная структура ориентирована близко к лучу зрения так, что компоненты просто накладываются друг на друга.
Струя — это тонкая, вытянутая структура, соединяющая твердую сердцевину с внешней областью. Струю можно интерпретировать как радиоизлучение вдоль луча, который переносит энергию от AGN на большую площадь. Радиоструи доступны на масштабах от парсеков до килопарсеков и могут быть гладкими или иметь узловую структуру. Струя называется двусторонней, если она наблюдается по обе стороны от центрального источника.
Горячие пятна («hot spots») — это максимумы интенсивности, расположенные во внешних пределах протяженных структур радиоисточников. Когда эти структуры наблюдаются с недостаточным разрешением, горячие пятна видны на уярченных краях. Горячие пятна обычно имеют линейный размер ~1кпк и крутой спектр, но более плоский, чем интегральный спектр протяженных структур. Горячие пятна интерпретируются как место, где джет, идущий от ядра, разогревает окружающую среду и производит ударную волну, в которой кинетическая энергия струи трансформируется в случайное движение. Энергичные частицы рассеиваются от горячих пятен по протяженной области, обеспечивая непрерывный поток энергии. Горячие пятна не всегда наблюдаются, а в ряде случаев в структуре присутствует даже несколько максимумов интенсивности. Джеты также могут состоять из узлов, которые наблюдаются как уярчения, и при сложной структуре источника трудно сделать различие между узлами и горячими пятнами, несмотря на то, что они имеют различную физическую природу. В литературе есть ссылки на первичные и вторичные горячие пятна, когда существует более одного максимума. Бридл в 1994 предложил следующее определение горячих пятен: если в источнике не обнаружен джет, то горячее пятно должно (a) быть ярчайшей особенностью в протяженной структуре, (b) иметь поверхностную яркость более чем в 4 раза выше по сравнению с окружением, и (c) иметь линейный размер на половине максимума не более пяти процентов от максимального размера источника. Если джет обнаружен, тогда добавляются следующие условия: (d) горячее пятно должно быть дальше от ядра, чем конец джета. Окончание джета определяется по (d1) его исчезновению, (d2) по переломному изменению в направлении или (d3) или деколлимации с фактором более чем 2. Условие (d) показывает, как горячие пятна могут быть отличны от узлов. Кроме приведенных морфологических особенностей, обсуждаемых выше, есть и другие, такие как перья, хвосты, мосты и гало.
Радиоизлучение Солнца
Радиоизлучение Солнца — это электромагнитное излучение солнечной атмосферы с длиной волны от нескольких десятых долей миллиметра до нескольких километров. Р. SR был открыт в середине 1930-х годов и обнаружил, что он создает помехи радиоприему, интенсивность которого настроена на флуктуации солнечной активности. В 1942 году так называемые радиоактивные распады от активного Солнца были также зарегистрированы как радиоактивные распады от спокойного Солнца в 10-метровом диапазоне волн. Началось систематическое изучение Р.С. 1946-47 гг.
На длинах волн от около 1 мм до нескольких десятков метров Р.С. изучался на длинных и коротких волнах с космических аппаратов, с помощью радиотелескопов, установленных на поверхности Земли. Р. На длинах волн более нескольких километров радиоволны почти полностью поглощаются межпланетным газом и не могут наблюдаться.
Мягкое солнечное радиоизлучение мало меняется со временем и обусловлено тепловым излучением электронов в ионном электрическом поле невозмущенной атмосферы Солнца. Коротковолновое Р.С. (1-3 мм) исходит из фотосферы Солнца, радиоизлучение в сантиметровой области — из хромосферы, а в 10-дневной и метровой областях — из солнечной короны. Она является диском Солнца и постоянно проходит через межпланетный газ. Появление шкалы радиоизлучения от спокойного Солнца к солнечной короне впервые было отмечено в СССР во время наблюдения полного солнечного затмения в 1947 году. Было установлено, что температура солнечной короны составляет около 106 К.
Медленно меняющиеся Р.С. в основном относятся к активным областям в атмосфере Солнца над солнечными пятнами и агломератами. Излучение также имеет тепловую природу, но помимо тормозного механизма излучения, здесь, по-видимому, играет роль и механизм магнитной турбины. Другими словами, излучение частично вызвано изгибом электронных орбит под воздействием магнитных полей. Солнечные пятна. Этот тип ПС преобладает в диапазоне 5-20 см и совпадает по времени с солнечной активностью, видимой в световом диапазоне длин волн, особенно в области солнечных пятен. Такие Р. ПС этого типа часто сильно поляризованы по кругу. Это указывает на наличие сильного (до нескольких тысяч Ос) магнитного поля в области, где происходит радиоизлучение.
P.S. Взрывы бывают самые разные и могут превышать тепловое радиоизлучение мягкого Солнца во много миллионов раз. Этот тип P.S. так называемых микроволновых взрывов широко распространен в метровом диапазоне длин волн, хотя они также были зарегистрированы в миллиметровом диапазоне длин волн. Во время солнечных вспышек в области солнечных пятен образуются релятивистские частицы, движение которых в солнечной атмосфере приводит к сильному радиоизлучению. Радиоизлучение обусловлено либо механизмом магнитного момента, либо возбуждением различных волн в солнечной плазме и последующим преобразованием плазменных волн в электромагнитные. Кроме того, Р.С. небольшие квазипериодические колебания очень узкой ширины с периодами в сотни и тысячи секунд. Природа этих вариаций еще не выяснена (1975).
Наблюдения Р.С. используются для создания моделей атмосферы Солнца при изучении механизмов влияния Солнца на атмосферу Земли. Радиолокационная астрономия изучает Солнце с помощью методов радиолокации.
