От теории к практике: о проявлениях сильной гравитации в рентгеновских наблюдениях

Движение вещества
(нагрев)‏
Релятивистская
звезда
звезда-
Компаньон
(5000 K)
100 млн. K!

Почему рентгеновский диапазон?

Пример 1.
Вращение черных дыр по
искажениям эмиссионных линий?

Отражение от
быстровращ. диска
находящегося
вблизи ЧД

UHURU (1970-1973)
RXTE (1995-2012)
MAXI/ISS (2009-??)

Отклик
газовых
счетчиков
пики “вылета”
Разрешение ограничено
количеством собираемых
электронов
1979
1995

Электроны,
выбитые рентгеновскими
фотонами формируют
токовые фронты - события

Процессы в детекторах

Пример отклика реального
детектора, изготавливаемого
в ИКИ РАН для прибора
МВН/МКС

Пример файла событий
со спектрометра

Достижение для
спектроскопии
пропорциональных
счетчиков

На самом деле…

Сцинтиллятор
(измеряются УФ
фотоны)

Gas Scintillation Proportional Counter
Электроны создают УФ фотоны (сцинтилляция)
фотоны “видятся” фотоумножителем
Разрешение увеличилось в ~2 раза

Обнаружена
флуоресцентная
линия нейтрального
железа 6.4 кэВ
(1985)
газовый сцинтиллятор

Проблемы для слабых источников
фон, наведенный космическими лучами
пример: CHANDRA/ACIS

Активная система защиты:
антисовпадения
Проблемы для слабых источников
фон, наведенный космическими лучами

Спектрометр
ФОН
СИГНАЛ
ФОН
СИГНАЛ
Телескоп
Преимущество построения изображений
для слабых источников

Первые рентгеновские
изображения астрофизических
объектов (HEAO2/EINSTEIN
1978-1981)

Первый твердотельный
спектрометр: EINSTEIN/SSS
Работал на
энергиях <4 кэВ
Энергия линии
железа 6.4 кэВ

ПЗС матрицы

Первая ПЗС матрица для рентгеновских
фотонов в космосе : ASCA/SIS

Отклик ПЗС матрицы
SIS/ASCA

Разрешение ограничено
количеством
собираемых электронов

ASCA (1995)
Релятивистская линия в АЯГ MCG-6-30-15?

CHANDRA/ACIS

Эффективность
переноса
заряда

Диффракционный
спектрометр

Следующий шаг - микрокалориметры
Astro-H(Япония)

MCG-6-30-15
XMM (2002)

Проблемы интерпретации:
поглощение на луче зрения?

Другой случай: нейтронные звезды
4
8
6
Энергия, кэВ
Метрика Керра
не так важна
Аналогичные искажения?

Проблема
pile-up
2 фотона с меньшей
энергией могут выглядеть
как один фотон с большей
E
E
dt(pile-up)
2E

Pile up в случае
спектрометра
PCA (dt~10-5 сек)
Для ПЗС dt~0.1-1 сек!

Поправки pile-up XMM
2011

С неправильной
коррекцией
С правильной
коррекцией

Пример 2.
Вращение черных дыр по
характерной температуре
аккреционного диска?