基本介紹
中文名：X射線展源外文名：extendedX-raysource
定義：角徑較大，明顯可分辨空間結構的X射線源。
套用學科：天文學（一級學科）；恆星和銀河系（二級學科）
作者：杭恆榮
射線簡介
視角徑較大的X射線源。已發現的宇宙X射線源中﹐除各類分立源和瀰漫X射線背景外﹐還有兩類X射線展源。一類是銀河系內的超新星遺蹟﹔一類存在於銀河系外的星系團中。超新星遺蹟
超新星爆發早已是引人注目的天象﹐從超新星遺蹟中去找X射線源的對應體是很自然的﹐這是一類早就預料到並已確定下來的 X射線源。超新星遺蹟的距離知道得比較清楚﹐所以這類源的光度能較好地確定下來﹐估計在 10～10爾格/秒的範圍內﹔比起典型的銀河X射線源的1037～10爾格/秒要小。其能譜一般較軟。超新星遺蹟在可見光﹑射電和 X射線波段多半都有可觀的輻射和一定的空間結構﹐這為我們研究這類天體的發射機制提供了極好的條件。超新星遺蹟的 X射線輻射實際上有三種不同的來源和不同的機制。一種是比較年輕的(小於一千年)超新星遺蹟﹐如蟹狀星雲和1572年超新星及仙后座 A超新星的遺蹟星等﹐對它們可探測到比2千電子伏更硬的X射線輻射。這是超新星爆發過程形成的快速轉動中子星所產生的同步加速輻射。蟹狀星雲的 X射線源分布在其光學的同步加速輻射區中角徑為100的範圍內﹐在1～500千電子伏範圍內能譜是負冪律譜﹐譜指數為2.1﹐並探測到其X射線有10～20%的線偏振。另一種 X射線輻射來自較老的超新星遺蹟(大於一萬年)﹐範圍比年輕的遺蹟要超過好幾倍﹐一般超過65光年﹐其X射線輻射幾乎只是在低於2千電子伏的能段才能探測到。這類超新星遺蹟的代表是天鵝座環和船帆座X射線星雲。天鵝座環在 0.15～0.85千電子伏能段段Э傻玫角宄?腦射線表面亮度圖﹐這個X射線圖同天鵝座環的光學和射電結構圖比較一致﹐其能譜可用300萬度熱電漿輻射描述。船帆座X射線星雲的 X射線輻射分布於5.6°×4°的區域﹐能譜和天鵝座環類似。第三種 X射線發射來自超新星遺蹟中的快速轉動中子星﹐它們的轉動周期均很短。蟹狀星雲內的PSR0531+21自轉周期是33毫秒。另一顆同船帆座 X射線星雲成協的脈衝星PSR0833-45﹐周期也只有89毫秒。這類 X射線脈衝星的X射線發射和X射線雙星中的中子星的 X射線發射當然完全是兩回事。星系團
河外 X射線源絕大部分屬於星系團。如阿貝爾2256﹑英仙﹑後發﹑半人馬﹑室女等星系團都有較強的X射線發射﹐第一個河外X射線源M87就在室女星系團中。這類X射線源是明顯的展源﹐大小從幾十萬光年到幾百萬光年﹐就室女星系團而言﹐視場達到 50′。它們光度較大﹐就英仙星系團而言﹐可達 3×10爾格/秒。由於它們距離我們較遠﹐“自由號”衛星測到的流量一般小於50光子數/秒﹐能譜通常也較陡﹐所以在許多細節上我們還知道得很少。但這類天體的 X射線發射的研究﹐對星系的結構和星系的演化無疑有重要的意義。一個令人感興趣的問題是關於這種 X射線發射的來源。早在星系團的X射線發射被探測到之前﹐根據動力學穩定性的維里定理就已發現星系團有個著名的短缺質量問題。如果假定 X射線發射來自星系間的熱氣體(溫度達10K)﹐分子數密度約每立方厘米5×10個﹐自然就彌補了這種短缺。不過這種 X射線發射也可能來源於3K微波背景輻射和 10電子伏高能電子的逆康普頓散射。
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河外X射線源絕大部分屬於星系團。如阿貝爾2256﹑英仙﹑後發﹑半人馬﹑室女等星系團都有較強的X射線發射﹐第一個河外X射線源M87就在室女星系團中。這類X射線源是明顯的展源﹐大小從幾十萬光年到幾百萬光年﹐就室女星系團而言﹐視場達到50′。它們光度較大﹐就英仙星系團而言﹐可達3×10爾格/秒。由於它們距離我們較遠﹐“自由號”衛星測到的流量一般小於50光子數/秒﹐能譜通常也較陡﹐所以在許多細節上我們還知道得很少。但這類天體的X射線發射的研究﹐對星系的結構和星系的演化無疑有重要的意義。一個令人感興趣的問題是關於這種X射線發射的來源。早在星系團的X射線發射被探測到之前﹐根據動力學穩定性的維里定理就已發現星系團有個著名的短缺質量問題。如果假定X射線發射來自星系間的熱氣體(溫度達10K)﹐分子數密度約每立方厘米5×10個﹐自然就彌補了這種短缺。不過這種X射線發射也可能來源於3K微波背景輻射和10電子伏高能電子的逆康普頓散射。線管電子
在X射線管的陰極一端，燈絲在高溫下發光的同時，還放射出大量的電子。這些電子受電場的作用加速，受磁力透鏡或靜電透鏡的作用聚焦，最終轟擊到X射線管另一端的金屬陽極上，並將金屬原子的電子撞出其原來的軌道。這些脫離了束縛的電子跑不了太遠，很快又被金屬的原子核捕捉到其空曠的外層電子軌道中。當這些電子從高能級的外層軌道落入低能級的內層軌道時，多出來的這部分能量會以電磁波的形式釋放，也就是X射線。這一過程的逆過程就是令愛因斯坦莫名其妙獲得諾貝爾獎的“光電效應”。
然而，X射線管產生的X射線光強只能滿足於一般的醫療和工業套用，卻不能滿足科學家對於強X射線的需求。1913年出現了真空X射線管，因為避免了陽極氧化、空氣吸收等問題，從而得以提高X射線的強度。上世紀六十年代發明了鏇轉陽極技術，輔之以強大的冷卻系統，可以獲得相當強的X射線。這也是目前在實驗室內可以獲得的最強X射線。
除了強度受限，X射線管還有一個特點：產生的X射線波長固定。我們知道，光具有波粒二象性，其電磁波的波長與其光子的能量是相對應的。X射線管的工作原理決定了其產生的光子能量以某幾個確定的值為主，因而最強的X射線只出現在某幾個確定的波長上。具體的波長由金屬的種類所決定。目前比較常見的陽極金屬是銅，其產生的X射線特徵波長有兩個，通常採用的是其中能量較強的一個，波長為0.15418納米。
