Osmon yoritkichlarida rentgen va eng chetki UB nurlanish ozod elektronni zaryadlangan og’ir
yadrolar yaqinidan o’tganda tormozlanishi hamda, tez elektronlarni tashqi magnit maydonlarda
tormozlanishi natijasida hosil bo’ladi. Bu nurlanish
tutash spektrga ega
Ozod elektronni zaryadlangan atom yadrosi bilan o’zaro ta’siri ehtimoli juda katta, shuning
uchun bu jarayon qattiq rentgen va chetki UB fotonlari hosil qiluvchi asosiy jarayon hisoblanadi.
Tormozlangan elektronning tormozlanish energiyasi uning yadroga yaqinlanish masofasiga mos
(100 keV gacha) energiyali rentgen foton sifatida nurlanadi. Bunday rentgen nurlanish issiqlik
nurlanish singari tutash spektrga ega bo’ladi, biroq u optik yupqa qatlamdan sochilgani uchun
kuchli bo’lmaydi. Shuningdek, tez elektronlarni magnit maydonda tormozlanishi, past energiyali
(mas. yorug’lik) fotonlarni relyativistik elektronlarda komptoncha sochilishi natijasida ham
rentgen fotonlar hosil bo’lishi mumkin. Bunday jarayorlarda hosil bo’lgan rentgen nurlanish
noissiqlik tabiatga ega.
Elektronni og’ir atomlar yadrosiga eng yaqin elektron qobiqqa (K-qobiq) tushishi natijasida
chiziqli rentgen spektr hosil bo’ladi va uning energiyasi taxminan element atomi yadrosining
tartibiy nomeri kvadratiga proporsional bo’ladi. Masalan, kislorod atomida elektronni K qobiqqa
tushishi 500 eV li, temir atomida shunday jarayon 6.4 keV li foton beradi.
Bunday jarayonlar,
masalan, Quyoshning toj qatlamlari sharoitlarida ro’y beradi. Quyosh tojining eng chetki UB
spektrida Fe X, Fe XII, Fe XIV, He II ionlarning, rentgen spektrida temirning vodorodsimon
ionining (Fe XXVI) kuchli emission chiziqlari kuzatiladi.
Gamma nurlanish rentgen nurlanishning tabiiy davomi bo’lib, gamma kvantlar hosil
bo’lishining birnecha mexanizmlari bor. Avvalo, yulduzlararo muhitda gaz atomlarini yuqori
energiyali protonlar bilan to’qnashishi natijasida ular yadrolarini uyg’ongan holatga o’tishi bilan
bog’liq jarayonlar gamma kvant hosil bo’lishiga sababchi bo’lishi mumkin. Bu jarayonlar
yadroni
normal holatga qaytishi va energiyasi 10 Mev (megaelektronvolt) dan oshmaydigan gamma
kvantlarni chiqarishiga sababchi bo’ladi. Elektron va pozitron to’qnashuvida energiyasi 0,5 Mev
bo’lgan ikkita gamma kvant hosil bo’ladi. Kosmik nurlar yulduzlararo muhitdagi atom yadrolari
bilan to’qnashganda
mezonlar hosil bo’ladilar. Biroq
mezonlar shu daqiqadayoq energiyasi 50
Mev dan ortik ikkita gamma kvantga ajraladi. Shuningdek, yuqori energiyali elektronlarni
zaryadlangan zarralar bilan to’qnashishi, kuchli magnit maydonlarda ionlarni tormozlanishi
natijasida ham gamma kvantlar hosil bo’ladi.
Gamma kvantlarning to’lqin uzunligi < 0.01 nm, energiyasi esa, 0.12 MeV dan katta. Gamma-
nurlanish shartli ravishda to’rtta diapazonga bo’linadi: yumshoq gamma kvantlar (0.1 dan 10 MeV
gacha), jadal (10 MeV dan 1 GeV (gigaelektronvolst) gacha), qattiq (1 – 100 GeV) va o’taqattiq
(100 GeV dan katta). Energiyasi taxminan 10
15
eV (yuz ming GeV) bo’lgan kosmik gamma
kvantlar qabul qilingan. Eng quvvatli tezlatgichlarda energiyasi 100 GeV gamma kvantlar olingan.
Shunday qilib, rentgen va gamma kvantlar kosmik fazodagi
noissiqlik xususiyatga ega
bo’lgan jarayonlarda hosil bo’ladilar va ularni tekshirish bu jarayonlar tabiatini o’rganishga imkon
beradi.
Rentgen va gamma nurlar Yer atmosferasida yutiladilar va shuning uchun ular Yer yuziga
yetib kelmaydi. Bu nurlarni yig’ish, o’lchash va qayd qilish uchun teleskop va o’lchash asbobini
Yer atmosferasidan tashqariga chiqarish kerak. Rentgen va gamma nurlarni yig’uvchi va qayd
qiluvchi asbob mos ravishda
rentgen va gamma teleskop deb ataladi. Rentgen nurlar X-nurlar
deb ham yuritiladi.
a)
Rentgen teleskop. Dastlabki rentgen teleskop rentgen fotonlarni gazga ta’siri natijasida
hosil bo’ladigan ion va elektronlarni sanashga asoslangan va u Geyger sanoqchisiga o’xshash
bo’lgan. U maxsus tanlangan gaz, masalan, argon to’ldirilgan Geyger sanoqchisi bo’lib, uning nur
tushadigan tuynugiga berilliydan yasalgan, o’n mikron qalinlikdagi folga (yupqa shiqildoq
qog’ozga o’xshash) tortiladi. Bunday sanoqchi 1,5-6 Kev energiyali (
=0.2-0.8 nm) kvantlarni
qayd qilaoladi. Bunday sanoqchilardan ikki xili (ular har xil diapazonlarda sanaydi) hozir orbitada
uchib yurgan GOYeS-9 nomli Yer yo’ldoshiga o’rnatilgan va ular Quyoshdan kelayotgan rentgen
nurlanishni (rentgenda chaqnashlarni) qayd qiladi. Bu yo’ldoshga
Quyoshdan kelayotgan
elektronlar va protonlar oqimi quvvatini o’lchaydigan asboblar ham o’rnatilgan. Ular keng
diapazonda (1000 Mev gacha) protonlar oqimini o’lchashga imkon beradi. Yuqori energetik
ajrataolish qobiliyatga ega bu asboblar past burchakiy ajrataolish kuchga ega, ya’ni ular Quyosh
yuzidagi rentgen va gamma nurlanish oqimi manbalarini ajrataolmaydilar va butun Quyosh
yuzidan kelayotgan oqimni bitta manbadan kelayotgan oqim sifatida o’lchaydilar.
Tasvir hosil qiluvchi rentgen teleskop reflektor singari parabolik va giperbolik ko’zgulardan
iborat bo’ladi. Ma’lumki, ko’zguga tik tushayotgan rentgen nurlari undan aks qaytmaydi. Biroq,
agar rentgen nurlar ko’zgu yuziga kichik burchak ostida (ko’zgu yuziga urinma shaklda) tushsalar
ular undan shunday burchakka aks qaytadilar. Rentgen teleskop ikkita har xil egrilik radiusiga ega
(biri parabolik ikkinchisi giperbolik) xalqasimon ko’zgulardan iborat bo’ladi (9.3-rasm).
9.3-rasm. Rentgen teleskopda nurlarning yo’nalishi.
Ularning bir ikkinchisi ichiga simmetrik ravishda shunday joylashtiriladiki,
ulardan birin-
ketin aks qaytgan (suv yuziga qiya otilgan pulakcha tosh singari) parallel nurlar teleskopning fokal
tekisligida kesishadilar va yoritkich (mas. Quyosh) ning tasvirini hosil qiladi. Ko’zgular oldiga
xalqasimon teshikli to’sik va nur saralagich (filtr) qo’yiladi. Qalinligi 13 mkm bo’lgan berilliy
folga 0.35 nm dan to 1.4 nm gacha bo’lgan, lavsan plyonka esa 4.4 – 6.0 nm diapazondagi
to’lqinlarni o’tkazadi. Berilliy folga orqali olingan tasvir qattiq, lavsan (selyuloza) plyonka orqali
olingan tasvir esa, yumshoq rentgen tasvir deb ataladi.
Quyoshning rentgen tasviri SKYLAB (1973- yil) va YOHKOH (1991 - 2001 - yillar),
HINODE (2006 yil) nomli Yer yo’ldoshlariga o’rnatilgan rentgen teleskoplar yordamida olingan
va olinmoqda. Quyoshning tasviri SSD kamera yordamida qattiq va yumshoq X-nurlarda olinadi.
SKYLAB, YOHKOH olgan tasvirlarda harbir piko’l (matrisa elementi) ga 5
, HINODE da olingan
tasvirda - 1
yoy sekundi to’g’ri keladi.
Agar rentgen kvant sanoqchilari oldiga ko’plab ingichka naychalar dastasini yoki bir-biridan
ma’lum masofada joylashtirilgan ikkita sim to’rlarni o’rnatsak, bu qurilmalar ham teleskop
vazifasini bajarishi mumkin. Bunday qurilma naychali va sim to’rli kollimator deb ataladi va
kamera-obeskur singari rentgen tasvir hosil qiladi va rentgen manbalarni osmonda o’rnini
aniqlashda qo’llaniladi. Bunday qurilmaning ajrataolishi bir burchak gradusdan oshmaydi.
Kuchli kosmik rentgen manbalarining spektri kristallik breg spektrometr yordamida olinadi.
Bu spektrometr diffraksiyalovchi kristalldan (mas., ftorlangan litiy) va geyger sanoqchisidan,
kristallni
aylantiruvchi va detektorni, ya’ni priyomnikni, yurgizuvchi mexanizmlardan iborat
bo’ladi. Bu asbobning kirish teshigi oldiga tanlangan nur saralagich qo’yiladi. Ftorlangan litiy
kristali 0.13 – 0.31 nm diapazondagi spektrni 0,001 nm spektral ajralish bilan olishga imkon
beradi.
Baland uchar raketalar va Yerning suniy yo’ldoshlariga o’rnatilgan rentgen teleskoplar
yordamida birnecha ming rentgen nur manbalari topilgan. Bular orasida har xil tipdagi chaqnovchi
o’zgaruvchan yulduzlar, oq karliklar, rentgen pulsarlar, chaqnovchi rentgen manbalar (basterlar)
va o’tayangi yulduzlar qoldiqlari bor. Ayrim rentgen manbalar Galaktikadan tashqarida joylashgan
(mas. rentgen kvazarlar). Yerning suniy yo’ldoshlari UXURU,
Eynshteyn nomidagi
ob’servatoriya, XEAO-2, OSO-7-8, Astron, orbital stansiyalar Salyut-4-7 va boshqalarga
o’rnatilgan rentgen teleskoplar yaxshi natijalar berdi.
Rentgen manbalar yulduz turkumi belgisidan keyin X harfi va tartibiy raqam qo’yish bilan
belgilanadi. Masalan, CygX-1 yoki CygX-2, ya’ni Oqqush yulduz turkumidagi birinchi va
ikkinchi rentgen manba.
b)
Gamma teleskop. Gamma teleskop yuqori energiyali (10
5
ev dan 10
16
ev gacha) gamma
(
) kvantlarni o’lchashga mo’ljallangan va gamma kvant modda bilan to’qnashganda hosil
bo’ladigan «elektron + pozitron» juftligini qayd qilishga asoslangan bo’ladi. Gamma teleskop ham
Geyger sanoqchisi singari ishlaydi va unda zaryadlangan zarralar ta’sirida hosil bo’ladigan boshqa
jarayonlar qayd qilinadi. Shuning uchun gamma kvantlarni kosmik nurlar (zaryadlangan zarralar)
dan ajratish kerak bo’ladi. Chunki zarralar oqimi gamma kvantlar oqimidan 10
3
-10
4
marta kuchli
bo’ladi va ularni ajratish zarur.
Gamma «teleskop» ning sxemasi 6.4-rasmda keltirilgan. Bunda biz teleskop so’zini ko’sh
tirnok ichiga oldik, chunki bu «teleskop» gamma kvantlarni yigmaydi, balki,
uning sirtiga
tushayotgan bunday kvantlarni kosmik nurlar ichidan topadi va uni gamma detektor deb atalsa
to’g’ri bo’lardi. Gamma kvant qo’rg’oshin konvertor (almashtirgich) dan yoki ko’p qatlamli
kristalldan o’tayotganda energiyasining bir qismini elektronlarga beradi (natijada kompton
sochilishi ro’y beradi) yoki konvertorda yutiladi va «elektron + pozitron» juftligi hosil bo’ladi.
Bu zarralarni endi qayd qilish mumkin. Bu maqsadda uch xil detektor (qayd qiluvchi)
qo’llaniladi: ssintilyasion va cherenkov sanoqchilari, chaqnash kamerasi va atom yadrolarini qayd
qiluvchi maxsus fotoemulsiya (6.4-rasm). Bu detektorlar tashqi qalpoq ssintilyasion sanoqchi
ichiga o’rnatiladilar. Bu qalpoq sanoqchi zarralar hosil qilgan chakmoqlarni sanaydi va u keyin
barcha chaqnashlar sonidan olib tashlanadi. Gamma kvantlar qalpoqdan o’zgarishsiz o’tadilar va
konvertorga tushadilar. Unda gamma kvant «elektron+pozitron» juftligi hosil qiladi. Hosil bo’lgan
bu zarralar gamma kvant tarqalishi yo’nalishida
=m
e
c
2
/
( bu yerda m
e
- elektron massasi,
-
gamma kvant energiyasi, s-Yorug’lik tezligi) burchakli konus ichida tarqaladilar.
Agar zarra,
moddada yorug’likning fazoviy tezligi (s/n, s - yorug’lik tezligi, n-muhitni sindirish koeffisiyenti)
dan katta tezlikda harakat kilsa, u cherenkov (kashf etgan rus olimi Cherenkov nomiga qo’yilgan)
nurlanishi sochadi. Bu nurlanish zarra yo’nalishida
