Анализ астрофизической плазмы имеет жизненно важное значение в стремлении узнать о некоторых из самых мощных и загадочных объектов и событий во Вселенной, таких как звездные короны и ветры, катаклизмические переменные, рентгеновские двойные системы, содержащие нейтронные звезды и черные дыры, остатки сверхновых или выбросы в активных ядрах галактик. Успех таких исследований приведет к созданию будущих астрофизических рентгеновских обсерваторий, которые позволят ученым получить доступ к методам, которые в настоящее время недоступны для рентгеновской астрономии. Ключевым требованием для точной интерпретации рентгеновских спектров высокого разрешения является точное знание энергий переходов.
В новой статье, опубликованной в EPJ D , автором которой является Дж. Штирхоф из Обсерватории доктора Карла Ремейса и Эрлангенского центра физики астрочастиц Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге, Бамберг, Германия, и соавторов используется недавно представленная экспериментальная установка в синхротронная установка BESSY II для обеспечения точных калибровочных эталонов в режиме мягкого рентгеновского излучения газов неона, двуокиси углерода и гексафторида серы.
«Во многих областях исследований, связанных с рентгеновскими лучами или любой длиной волны света , понимание достигается путем сравнения измерений длин волн излучения или поглощения с известными значениями переходов в различных элементах. Может произойти сдвиг наблюдаемой длины волны по отношению к известной. из-за скорости излучателя или поглотителя», — говорит Штирхоф. «Наша работа демонстрирует установку для измерения энергии перехода газов одновременно с известными переходами в высокозаряженных ионах, имеющих только два оставшихся электрона, которые точно известны из теоретических расчетов».
Монохроматические рентгеновские лучи от синхротронного пучка проходят через электронно-лучевую ионную ловушку (EBIT), где они взаимодействуют с плазмой низкой плотности, образующейся и удерживаемой внутри EBIT, а затем попадают в газовую фотоионизационную ячейку, содержащую исследуемые атомы или молекулы. Испускание флуоресценции ионов в EBIT обеспечивает основу для абсолютной калибровки шкалы энергии монохроматора в эксперименте.
В статье авторы нашли результаты для энергетического перехода в k-оболочке углекислого газа , которые хорошо согласуются с предыдущими выводами. Результаты переходов, продемонстрированные гексафторидом серы, показали, что предыдущие эксперименты имели сдвиг около 0,5 эВ, что более чем вдвое превышает заявленную погрешность.
Команда приходит к выводу, что статистическая погрешность в принципе позволяет выполнять калибровку в желаемом диапазоне от 1 до 10 мэВ, а систематические вклады в настоящее время ограничивают погрешность примерно от 40 до 100 мэВ.
«Предложенная нами установка обеспечивает абсолютную калибровку рентгеновского луча, но мы обнаружили, что в общей неопределенности преобладают относительные изменения луча», — заключил Штирхоф. «Предоставление дополнительной установки для измерения этих относительных изменений приблизит нас к пределу разрешения в 10 мэВ».
Теги: плазма, энергия
