X射線天文學:X射線亮斑X射線天文學是用X射線（波長0.01～100埃的 -百科知識中文網

X射線天文學是用X射線（波長0.01～100埃的電磁輻射）研究天體的一門學科。天體的X射線受到地球大氣的嚴重阻礙，主要利用衛星進行探測。因此，雖然 X射線的探測始於二十世紀四十年代，但是，成為一門學科，則是人造地球衛星上天以後的事。早期的觀測工作集中於太陽的研究。自從1962年6月18日美國麻省理工學院研究小組第一次發現來自天蠍座方向的強大X射線源以後，非太陽X射線天文學進入一個新的發展階段。七十年代以來，發射了專門研究X射線的天文衛星(如小型天文衛星系列)，觀測到許多先前不知道的宇宙X射線源，使X射線源的數目從十幾個猛增到一千多個。

內容

太陽X射線天文學　
太陽X射線的探測，主要弄清了它的三個成分：日冕高溫電漿的連續輻射和其他譜線輻射，構成了X輻射寧靜成分；溫度在 106K以上的日冕凝聚區的超熱電漿所產生的輻射，構成 X輻射的緩變成分，在日面上呈現為X射線亮斑。太陽活動區所產生的X射線爆發，構成了X輻射突變成分。在日面上呈現為X射線耀斑。

太陽X射線測量的一個重要方面，是探測X射線爆發的能譜和偏振，著重於研究耀斑脈衝階段的高能天體物理過程，如高能粒子的起源、傳輸、能量的轉化以及發射的性質等等。已初步確立了 X射線輻射源的模型，這對耀斑物理的研究有重要價值。另外，已經研究清楚，太陽 X射線在形成地球電離層的過程中起重要作用。

X射線望遠鏡已具有角秒量級的高分辨本領，這就為深入研究太陽現象創造了條件。X射線耀斑和X射線亮斑的發現大大增進對太陽活動區的研究和認識。而 X射線冕洞的發現，更是太陽物理學的一項重大成果（圖3）。已經查明，X射線冕洞就是高速太陽風的風源，也就是日地關係研究中長期沒有弄清楚的 M區。冕洞物理提出了許多有價值的課題，如冕洞的形成，高速太陽風源的成因等，特別是冕洞的剛性轉動傾向迄今還未找到滿意的解答。

非太陽X射線天文學　
非太陽X射線天文學發展特別迅速，取得重大的突破。在已發現的 X射線源中，有多種不同類型的客體，而只有少量得到確切的光學證認。在星系和星系團中的強射電星系（如室女座 A等）和活動的塞佛特星系（如 NGC1275、NGC451等）均為著名的X射線源。室女星系團的最強X射線源延伸達1°，星系M87位於其中，估計每個星系的平均 X射線光度在1044爾格/秒以上。作為河內的展源，超新星遺蹟（如蟹狀星雲、仙后座A等）也是一類重要的X射線源（見X射線展源）。有些X射線源，光學證認為雙星的成員星，如半人馬座X-3、武仙座X-1、天蠍座 X-1、天鵝座X-1等等，它們的成員星之一是X射線星。按照現代 X射線雙星理論，猜想這種X射線星是中子星或黑洞。

大量射電脈衝星的發現，誘導人們去探索 X射線脈衝星的存在。隨著新的探測技術的發展，已有可能發現後一種脈衝星。1969年發現蟹狀星雲脈衝星PSR0532的X射線脈衝輻射，它和對應的光學脈衝幾乎有完全相同的周期。後來又發現了其他類型的 X射線脈衝星。這些發現對雙星演化過程的研究很有價值。X射線天文觀測的另一類課題是關於瀰漫X射線背景測量。幾乎是各向同性的宇宙X射線背景輻射的發現，被認為是六十年代X射線天文學的重大成就之一。

1974年以後的幾年中，英國“羚羊”5號(Ariel-5)及其他衛星相繼發現了宇宙X射線爆發和一批暫現X射線源，從而在宇宙中又揭示了一批前所未知的現象和新型X射線源，被公認為七十年代天文學的重大發現。這些過程所釋放的能量之大，能量釋放速度之快，貯能密度之高以及奇特的再現周期，仍然是現代高能天體物理學的重大研究課題。

探測儀器

X射線天文學所採用的探測儀器隨X射線光子能量不同而有所不同。探測軟X射線用薄窗正比計數器，常用鈹做窗材料，鈹窗的密封性能好，能保證儀器工作穩定，但鈹窗的厚度仍然限制著計數器對更低能量X射線的靈敏度。探測極軟X射線，要使用有機薄膜窗的計數器，但有機薄膜窗的氣體密封性不好。在空間探測中發展了一種自動調節的流氣技術，保證計數器管內維持一定氣壓，使儀器的回響處於穩定可靠狀態。不過它的製造工藝和使用條件都較為複雜。

在非太陽X射線源的探測方面，為提高靈敏度，常常需要大面積的薄窗正比計數器。這種儀器的製造技術近年來發展較快。美國小型天文衛星“自由號”曾使用面積達840平方厘米、厚僅50微米的鈹窗正比計數器。隨著X射線能量的升高，正比計數器將失去作用，它的探測上限約為60千電子伏。更高能量的探測，則須用閃爍計數器。

正比計數器和閃爍計數器本身沒有任何成像和定向功能。為了證認各種X射線源和精確定出它們在空中的方位，必須在計數器前部加上準直器。這種準直技術發展特別迅速。廣泛使用的準直器類型有絲柵型準直器、板條型準直器和蜂窩狀準直器等。前者多用於軟X射線波段，後兩種用於硬X射線波段。此外，還有閃爍體構成的主動式準直器。

觀測

通過對天體所輻射的波長為 0．001～ 10 urn的 x射線進行觀測來研究天文學的途徑。由此形成的天文學叫做x射線天文學。由於地球大氣強烈地吸收天體的x射線輻射，所以探測天體的x射線輻射只能在大氣層外進行。自從1962年用火箭首次發現天蠍座方向非太陽強x射線源以來，天文學家已先後觀測到1000多個宇宙x射線源。x射線天文學的研究範圍包括太陽x射線源、銀河x射線源、河外x射線源和宇宙瀰漫X射線背景輻射等4大部分。

觀測到的宇宙x射線源不同於可見光觀測助源，它們大都是包含著很多很多星的巨人熱氣體雲，例如來自幾百億光年的宇宙x射線源可包含幾百萬億顆星。x射線天文觀測所採用的探測器有探測軟x射線的薄窗正比計數器和探測硬x射線的閃爍計數器。套用掠射光學原理，能使大面積x光聚焦成像，從而可以大大提高探測器解析度。通過x射線天文觀測已揭示了一系列前所未知的天體釋放高能的奇特進程，獲得了光學和射電天文學無法獲得的信息，從而大大地擴展了天文學的研究領域。