Примеры гамма- или рентгеновского изображения малых планет, лун или астероидов или, по крайней мере, как рассчитать их интенсивность?

Рентгеновские лучи с Луны . 29 июня 1990 года тепловизор PSPC в мягком рентгеновском излучении ROSAT запечатлел хорошо узнаваемый полумесяц.

Падающее рентгеновское излучение Солнца отражается Луной. Измеренная лунная рентгеновская светимость ~ 1,2 x 10 ¹² эрг/с делает Луну самым слабым из известных внеземных источников рентгеновского излучения.

[...]

Тщательный анализ наблюдаемого сигнала от темной Луны показывает, что он примерно в 30 раз больше, чем ожидалось, исходя из событий, связанных с чистыми частицами и солнечным рентгеновским излучением, обратно рассеянным Землей. Поэтому темная сторона Луны также излучает мягкое рентгеновское излучение на уровне около 1% от светлой стороны; было высказано предположение, что эта избыточная интенсивность вызвана тормозным излучением надтепловых электронов, сталкивающихся с лунной поверхностью.

Также см. JHMM Schmitt et al., Мягкое рентгеновское изображение Луны , Nature 349 , страницы 583–587 (14 февраля 1991 г.) и ROSAT - Новый взгляд на рентгеновское небо (Лекция Грабба-Парсонса 1991 г.)

Ответ @ GNiklasch показывает, что, вероятно, является первым изображением и количественным измерением рентгеновских лучей с Луны;

• Страница Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik: Рентгеновские лучи с Луны ,
• Nature 349, страницы 583–587 (14 февраля 1991 г., Шмитт и др.): Мягкое рентгеновское изображение Луны ,
• Королевское астрономическое общество Quarterly 33 (3), сентябрь 1992 г., с. 165-174: ROSAT - Новый взгляд на рентгеновское небо (Лекция Грабба-Парсонса 1991 г.) .

Первичный источник рентгеновского излучения в этом диапазоне энергий описан в 1 :

На рис. 3 показан освещенный солнцем серп Луны, что свидетельствует о том, что лунная рентгеновская светимость возникает из-за обратного рассеяния солнечных корональных рентгеновских лучей. Настоящим сюрпризом стало открытие слабого рентгеновского потока с темной стороны Луны, который может быть связан с тормозным излучением электронов солнечного ветра, ударяющихся о лунную поверхность (3).

В

• Авторы говорят о мягком рентгеновском излучении планет, лун и комет

Однако, как отмечается в работе [47], рентгенофлуоресцентные исследования могли бы стать отличным способом определения элементного состава лунной поверхности с помощью дистанционного зондирования, поскольку в мягких рентгенооптических свойствах лунной поверхности должно преобладать содержание элементов. (а не изобилие минералов, которое определяет оптические свойства в видимом и более длинноволновом диапазоне). Хотя отражение сильных солнечных линий, вероятно, доминирует в мягком рентгеновском спектре Луны, обнаружение более слабых эмиссий из-за флуоресценции L- и M-оболочек обеспечит прямую меру содержания определенных элементов.

И это именно то, что Чандраян-1 намеревался сделать, см. ниже. Но сначала: вслед за ROSAT пришла Чандра:

вверху: с 2003 года: Луна: исследование Луны с Чандрой.

Наблюдения Чандры также разрешили десятилетнюю загадку рентгеновских лучей, обнаруженных ROSAT, которые, как считалось, исходили из темной части Луны. Оказывается, эти рентгеновские лучи исходят только от Луны. Чандра показывает, что рентгеновские лучи темной луны можно объяснить излучением геокороны Земли (расширенной внешней атмосферы), через которую движутся орбитальные космические корабли.

Геокоронарное рентгеновское излучение возникает в результате столкновений тяжелых ионов углерода, кислорода и неона в солнечном ветре с атомами водорода, находящимися в десятках тысяч километров над поверхностью Земли. При столкновениях солнечные ионы захватывают электроны у атомов водорода. Затем солнечные ионы испускают рентгеновские лучи, когда захваченные электроны переходят в более низкие энергетические состояния.

Дополнительные рентгеновские изображения тел Солнечной системы см. на http://chandra.harvard.edu/xray_sources/solar_system.html . Например, Венера и Марс:

Чандра/Венера :

Это изображение Чандра, первое рентгеновское изображение Венеры, когда-либо сделанное, показывает полумесяц из-за относительной ориентации Солнца, Земли и Венеры. Рентгеновские лучи Венеры создаются флуоресцентным излучением кислорода и других атомов в атмосфере на высоте от 120 до 140 километров над поверхностью планеты. Напротив, оптический свет Венеры вызван отражением от облаков на высоте от 50 до 70 километров над поверхностью.

Солнечные рентгеновские лучи бомбардируют атмосферу Венеры, выбивают электроны из внутренних частей атомов и возбуждают атомы на более высокий энергетический уровень. Атомы почти сразу же возвращаются в свое более низкое энергетическое состояние с испусканием флуоресцентного рентгеновского излучения. Аналогичный процесс с участием ультрафиолетового света дает видимый свет от люминесцентных ламп.

Это и будущие рентгеновские изображения позволят ученым исследовать области венерианской атмосферы, которые трудно исследовать другими способами.

Чандра/Марс :

Это замечательное изображение Чандры дало ученым возможность впервые взглянуть на рентгеновские лучи с Марса. В разреженных верхних слоях атмосферы Марса, примерно в 120 (75 милях) километрах над его поверхностью, наблюдаемые рентгеновские лучи производятся флуоресцентным излучением атомов кислорода .

Рентгеновское излучение Солнца воздействует на атомы кислорода, выбивает электроны из внутренних частей их электронных облаков и в процессе возбуждает атомы до более высокого энергетического уровня. Атомы почти сразу же возвращаются в свое более низкое энергетическое состояние и могут испускать флуоресцентное рентгеновское излучение в этом процессе с энергетической характеристикой вовлеченного атома - в данном случае кислорода. Аналогичный процесс с участием ультрафиолетового света дает видимый свет от люминесцентных ламп.

Мощность рентгеновского излучения, обнаруживаемая из марсианской атмосферы, очень мала и составляет всего 4 мегаватта , что сравнимо с мощностью рентгеновского излучения около десяти тысяч медицинских рентгеновских аппаратов. Чандра должна была наблюдать за Марсом, когда он находился всего в 70 миллионах километров от Земли, а также вблизи точки на своей орбите, когда он находится ближе всего к Солнцу.

Во время наблюдения Чандра на Марсе разразилась мощная пыльная буря, охватившая примерно одно полушарие, а позже охватившая всю планету. Это полушарие исчезло из поля зрения в течение 9-часового наблюдения, но в интенсивности рентгеновского излучения не наблюдалось никаких изменений, что означает, что пыльная буря не повлияла на верхние слои атмосферы.

Астрономы также нашли доказательства существования слабого рентгеновского ореола, простирающегося на 7000 километров над поверхностью Марса. Ученые считают, что рентгеновские лучи возникают в результате столкновений ионов, убегающих от Солнца (солнечный ветер), с атомами кислорода и водорода в разреженной экзосфере Марса.

Хорошо, теперь к рентгеновской спектроскопии C1XS Chandrayaan-1 с лунной орбиты:

От Чандраян из IRSO - 1: Результаты

От успеха рентгеновского спектрометра Chandrayaan-1 Science Daily к новому пониманию лунной поверхности

Миниатюрный прибор C1XS исследовал лунную поверхность, используя эффект, при котором рентгеновское излучение Солнца заставляет камни флуоресцировать, излучая свет с другой длиной волны. Этот переизлучаемый свет содержит спектральные пики, характерные для элементов, содержащихся в породе, раскрывая ее состав. Солнечные вспышки действуют как лампочка-вспышка, давая дополнительное освещение и позволяя C1XS «видеть» больше элементов.

В нормальных условиях C1XS мог обнаруживать магний, алюминий и кремний и собирать данные об уровнях этих элементов, что позволяло составлять подробные карты участков лунной поверхности в течение периода его работы. Во время 30 солнечных вспышек C1XS обнаружил кальций и железо (а иногда и титан, натрий и калий) в ключевых областях южного полушария и на обратной стороне Луны. Спектральное разрешение 50 км было намного лучше, чем у предыдущих миссий.

«Команда C1XS будет анализировать данные, собранные во время миссии Chandrayaan-1, в течение следующих нескольких месяцев, и результаты помогут нам расширить наши знания о Луне и формировании планет. Кроме того, конструкция прибора оказалась очень удачной, поскольку он выдержал прохождение через радиационные пояса Земли и продолжал давать эти замечательные спектры высокого разрешения. Мы смогли выделить четкие пики для каждого из целевых элементов, что позволило нам не только определить, где они присутствуют, но и дать точную оценку их количества. Технология, разработанная для C1XS, открывает интересные возможности для будущих миссий», — сказал профессор Гранде.

Из штаб-квартиры ISRO: C1XS впервые увидел рентгеновские лучи с Луны

Рентгеновский спектрометр Imaging, один из 11 полезных нагрузок на борту космического корабля Chandrayaan-1, разработанный совместно Индийской организацией космических исследований (ISRO) и британской Лабораторией Резерфорда Эпплтона, успешно обнаружил первую рентгеновскую сигнатуру Луны. Это первый шаг в его миссии по раскрытию происхождения и эволюции Луны путем составления карты состава ее поверхности. Напомним, что космический корабль «Чандраян-1» был запущен с космодрома Сатиш Дхаван в Шрихарикоте 22 октября 2008 г. и вышел на лунную орбиту 8 ноября 2008 г. На орбите вокруг Луны находится рентгеновский спектрометр «Чандраян-1» (C1XS). обнаружил рентгеновский сигнал из области вблизи мест посадки Аполлона 12 декабря 2008 г. в 02:36 UT.

Солнечная вспышка, вызвавшая рентгеновскую флуоресценцию, была чрезвычайно слабой, примерно в 20 раз меньше, чем минимальное значение C1XS, которое было предназначено для обнаружения. .Рентгеновская камера собрала 3-минутные данные с Луны как раз в тот момент, когда началась вспышка и камера закончила наблюдение. C1XS зависит от излучения Солнца, чтобы активировать обнаружение рентгеновских лучей. Хотя ожидалось, что минимум солнечной активности закончится в начале 2008 года, однако солнечная активность еще не достигла ожидаемого роста. С помощью высокочувствительного прибора C1XS стало возможным обнаруживать рентгеновские лучи. Камера C1XS (произносится «пинки») была разработана и изготовлена ​​в Департаменте космической науки и техники Лаборатории Резерфорда Эпплтона в сотрудничестве с Индийской организацией космических исследований (ISRO). ).

---

Подробный обзор этой темы можно найти в книге (Бхардвадж и др.) в ArXiv X-rays from Solar System Object.

Вот рентгеновский спектр Луны с энергетическим разрешением от Чандры:

И несколько комет:

И даже спутники других планет!

Есть новые данные гамма-излучения Луны! Это снимок гамма-телескопа Ферми (также НАСА ) .

Луна светится ярче Солнца на снимках, сделанных NASA Fermi

Нажмите, чтобы увидеть в полном размере, или перейдите по исходной ссылке

Луна ярко сияет в гамма-лучах, как видно на этой временной последовательности, полученной космическим гамма-телескопом Ферми НАСА. Каждое изображение размером 5 на 5 градусов сосредоточено на Луне и показывает гамма-лучи с энергией выше 31 миллиона электрон-вольт , или в десятки миллионов раз больше, чем у видимого света. При этих энергиях Луна на самом деле ярче Солнца. Более яркие цвета указывают на большее количество гамма-лучей. Эта анимация показывает, как более длительная экспозиция, от двух до 128 месяцев (10,7 года), улучшила зрение. Авторы и права: НАСА/DOE/Fermi LAT Collaboration

Это могут быть, например, планеты, луны или астероиды, но исключая Солнце, Юпитер и Сатурн.

• Данн и др. (2021) Обнаружение рентгеновских лучей с низким уровнем сигнала от Урана открытый доступ
• Уран Space.com излучает рентгеновские лучи и выглядит более странным, чем мы думали
• Рентгеновская обсерватория Чандра Уран: обнаружены первые рентгеновские лучи Урана
• Рентгеновская обсерватория Чандра Другие изображения рентгеновских лучей с Урана, где вы можете увидеть отдельные рентгеновские, видимые и инфракрасные элементы составного изображения ниже.

Первые рентгеновские лучи Урана были получены Чандрой во время наблюдений, проведенных в 2002 и 2017 годах, и это открытие может помочь ученым узнать больше об этой ледяной планете-гиганте. Исследователи считают, что большая часть рентгеновских лучей исходит от солнечного рентгеновского излучения, которое рассеивается атмосферой Урана, а также его системой колец. Некоторые рентгеновские лучи также могут исходить от полярных сияний на Уране — явление, которое ранее наблюдалось на других длинах волн. В верхнем ряду слева показано изображение Урана с рентгеновскими данными, полученными с телескопа Чандра в 2002 году, и оптическими данными, полученными с телескопа Кека на Гавайях. Также показаны отдельные изображения. Во втором ряду слева показано изображение Чандра, сделанное камерой высокого разрешения (HRC) в 2017 году с вероятной рентгеновской вспышкой, и данные Кека вместе с двумя отдельными изображениями.