X Işınları Teknolojisi!

X ışınları nötron yıldızı ve karadelik gibi egzotik gök cisimlerinin çevrelerinde oluşur. Enerjisi yüksek X ışınları oluşturmak için milyonlarca derecelik sıcaklıklar, Dünya’daki laboratuvarlarda oluşamayacak patlamalar (süpernova) ya da manyetik alanlar gerekir. X ışınları ve daha yüksek frekanslı ışımalar söz konusu olduğunda genelde dalga boylarından değil enerjilerinden bahsedilir.

X ışınlarının yüksek enerjisi, merceklerle kırılarak odaklanmalarına müsait değildir. Parabolik aynaları da kullanamayız, çünkü X ışınları kritik bir açıdan (1 derecelik) büyük bir açı ile bir yüzeye çarptıklarında yansımazlar, ya emilirler ya da yüzey inceyse etkileşmeden geçerler. Bu yüzden 10 keV’a kadar olan X ışınları odaklamak için küçük açı yansıtmalı teleskoplar (yüzey alanını genişletmek için iç içe geçmiş metal silindirler) kullanılır. Tipik X ışını enerjisi 1 kilo elektron volt (keV), 0,12 nm dalga boyuna karşılık gelir.

10 keV’ın üzerinde küçük açı yansıtmalı teleskop kullanmak istenirse teleskopların yüzeyini özel, ince filmlerle kaplamak gerekir. Bu yöntemle 60 keV’a kadar çıkmak mümkün olmakla beraber, şu anda bu teknoloji ile çalışan teleskoplar yapım aşamasındadır. Odaklanan X ışınları, X ışını CCD’leri üzerine düşer. X ışını CCD’lerinin temel prensibi görünür bölgede çalışan CCD’lere benzer, ama önemli bir avantajları gelen ışığın enerjisini doğrudan tespit edebilmeleridir. Böylece görüntüleme yaparken aynı anda bölge içindeki tüm kaynakların tayfı da alınmış olur.

Yumuşak X ışınları gibi sert X ışınları da (20 -100 keV) çok enerjili patlamaların, egzotik gök cisimlerinin ışıması sonucu ortaya çıkıyor. Bunları yansıtmak ve kırmak çok zor olduğu için kodlanmış maske tekniği denilen bir yöntemle görüntüleri alınabiliyor. Maske çoğunlukla bir metalin üzerine işlenmiş bir desendir, boş ve dolu kısımlardan oluşur. Boşluk kısımlardaki X ve gama ışınları algılayıcının yüzeyine düşer (algılayıcı yüzeyinde maskenin gölgesi oluşur). Gölgenin şekli gelen fotonların yönüne bağlıdır. Çeşitli matematiksel dönüşümler yardımıyla gölgeyi kullanarak her kaynağın pozisyonu ve parlaklığı bulunabilir.

X ışınları teknolojisine dair uzay bilimleri alanında kullanılan dört X ışını uzay teleskobu var. Bunlardan XRT (X-ray Telescope) alçak yörüngede, gama ışını patlamalarına hızlıca yönelen SWIFT uydusunun üzerinde. Gama ışını patlaması tespit edildikten birkaç dakika sonra tayfı alınabiliyor. Ayrıca ESA’nın XMM-Newton ve NASA’nın Chandra uyduları eliptik yörüngede birbirlerini tamamlayan teleskoplar taşıyor. XMM-Newton geniş alanı ile sönük cisimleri incelememize ve zamansal analiz yapmamıza izin verirken, Chandra çok iyi görüntü ve enerji çözünürlüğü ile çalışıp parlak sistemler hakkında ayrıntılı bilgi edinmemizi sağlıyor.

Japon uydusu Suzaku üzerindeki teleskop da XMM-Newton’daki teleskoba benzer özelliklere sahip. SWIFT üzerindeki BAT ve INTEGRAL uydusu üzerindeki tüm algılayıcılar, yüksek enerjili ışınların gözlenmesinde kullanılan özel nitelikte bir algılayıcı ile maske sistemi kullanmayı gerektirir. Enerji arttıkça kullanılan maskenin ve algılayıcının da kalınlığının artırılması gerekir. Yoksa yüksek enerjili fotonlar etkileşmeden algılayıcının içinden geçebilirler.

Kaynak: Bilimnet