پلاسماهای اخترفیزیکی

معرفی

این مرور خصوصیات اساسی پلاسماهای اخترفیزیکی را توصیف می کند و نشان می دهد که چگونه طیف سنجی اشعه ایکس با وضوح بالا می تواند به طور موثر اطلاعات دقیق آنها را در اختیار ما قرار دهد.

پلاسما معمولاً در زمین یافت نمی شود ، جایی که دمای معمولی ماده معمولی بسیار کمتر از سطحی است که باعث یونیزاسیون می شود. با این حال ، هنگامی که شخص به جهان می رود ، پلاسماها طبیعی ترین شکل وجود ماده هستند. پلاسما در ستارگان غالب است ، محیط میان ستاره ای داغ در بسیاری از کهکشانها از جمله کهکشان ما ، و محیط داغ بین کهکشانی خوشه های کهکشان را پر می کند. همچنین ، اجسام فرو ریخته ای مانند کوتوله های سفید ، ستاره های نوترونی و سیاهچاله هایی با جرمهای متفاوت وجود دارد و می توان این اجرام را با مشاهده پلاسماهایی که از چاه پتانسیل عمیق خود وارد می شوند و/یا از آن خارج می شوند ، مورد مطالعه قرار داد. حتی جو فوقانی زمین و سایر سیارات از پلاسماها تشکیل شده است.

اشعه ایکس فوتون هایی با انرژی بالا در محدوده انرژی از 0.1 کیلو ولت تا چند ده کیلو ولت هستند و ترجیحاً در اجسام داغ با دمای بین 106 تا 108 کیلوگرم تولید می شوند ، جایی که ماده شکل پلاسماها را به خود می گیرد. اینها در واقع دمای پلاسماهای کیهانی هستند که در دسته های وسیعی از اجرام کیهانی ذکر شده در بالا وجود دارد. این باعث می شود که اشعه ایکس م efficientثرترین نوار موج برای بررسی خواص فیزیکی پلاسماها باشد. مطالعه مشاهده ای پلاسماهای کیهانی با اشعه ایکس دارای چندین بعد مختلف است: تصویر ، انرژی ، زمان و قطبش. در میان آنها ، بعد انرژی ، یعنی قابلیت طیف سنجی ، در سالهای اخیر پیشرفت زیادی را نشان داده است ، که این امر به دلیل وجود میکروکالومترهای اشعه ایکس در کار است. ما روی این تکنیک تمرکز می کنیم و نتایج اولیه بدست آمده توسط ASTRO-H را در نیمه بعدی این بررسی شرح می دهیم.

ما توجه می کنیم که اشعه های γ با انرژی بیشتر از 100 keV می توانند فرایندهای غیر گرمایی یا واکنش های هسته ای در جهان را بیشتر مورد بررسی قرار دهند و هنگامی که حساسیت در آینده به طور قابل توجهی بهبود می یابد ، به میدان غنی تبدیل می شود.

این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. ابتدا ، ما اصول پلاسماهای اخترفیزیکی مربوط به مطالعه اشعه ایکس را توصیف می کنیم ، به دنبال آن ویژگی های کلیدی به دست آمده از مشاهدات طیف سنجی اشعه ایکس و تاریخچه مختصری از توسعه ابزار طیف سنجی اشعه ایکس. ما دستگاه میکرو کالری سنج اشعه ایکس SXS (طیف سنج اشعه ایکس نرم) را بر روی ماهواره ASTRO-H (Hitomi) به تصویر می کشیم و نکات برجسته علمی را از مشاهدات SXS گزارش می دهیم. در نهایت ، ما با ماموریت طیف سنجی تصویربرداری اشعه ایکس (XRISM) ، که مأموریت بازیابی ASTRO-H حامل میکروکالومترهای اشعه ایکس و رصدخانه بزرگ آتنا به رهبری ESA است ، چشم اندازهای آینده را ترسیم می کنیم.