Курс общей астрофизики. Постнов К.А - 52 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

52
Глава 3. Особенности астрономических наблюдений
тронах (см. рис. 3.3). Сечение комптоновского рассеяния практиче-
ски не зависит от энергии фотона вплоть до энергий m
e
c
2
511 кэВ, где m
e
масса покоя электрона, и равно томсоновскому
сечению рассеяния на свободном электроне σ
T
=6.64 · 10
25
см
2
.
Для более энергичных фотонов сечение комптоновского рассеяния
уменьшается σ
KN
σ
T
/() (формула Кляйна–Нишины). Фото-
ны высоких энергий взаимодействуют с электронами в атомах или
ионах так же, как со свободными электронами, поэтому если в ионе
имеется Z электронов, то полное сечение рассеяния для него равно
KN
. Рассеяние на ядрах всегда в (m
e
/m
N
)
2
меньше и не играет
заметной роли в разреженной межзвездной среде.
Для гамма-квантов с энергией > 2m
e
c
2
1 МэВ определяю-
щим процессом может оказаться рождение электрон-позитронных
пар. Однако рождение пары из-за сохранения импульса невозмож-
но в вакууме, оно происходит или в поле ядра или в магнитном по-
ле.
Прохождение жестких квантов и энергичных частиц через ве-
щество часто характеризуют величиной проницаемости, обратной
непрозрачности 1/κ [г/см
2
] (фактически это длина свободного
пробега фотона, умноженная на плотность среды). Для гамма-
квантов высоких энергий (> 1 MэВ) проницаемость вещества при-
мерно равна проницаемости для заряженных частиц с той же самой
энергией и численно лежит в пределах 2 10 г/см
2
зрисунка
видно, что вся Галактика прозрачна для фотонов, начиная с мягко-
го рентгеновского диапазона (λ<10A
°
, < 1 кэВ).
3.1.3. “Точечные” и “протяженные” источники
Один и тот же источник при одних условий наблюдения мо-
жет восприниматься как точечный, а при других как протяжен-
ный (то есть на его изображении можно различить отдельные по-
дробности). Существуют принципиальные физические ограниче-
ния, которые не позволяют телескопам строить сколь угодно рез-
кие “точечные” изображения.
Из-за дифракции света на краях объектива телескопа изобра-
52           Глава 3. Особенности астрономических наблюдений

тронах (см. рис. 3.3). Сечение комптоновского рассеяния практиче-
ски не зависит от энергии фотона вплоть до энергий hν ∼ me c2 ∼
511 кэВ, где me – масса покоя электрона, и равно томсоновскому
сечению рассеяния на свободном электроне σT = 6.64 · 10−25 см2 .
Для более энергичных фотонов сечение комптоновского рассеяния
уменьшается σKN ∼ σT /(hν) (формула Кляйна–Нишины). Фото-
ны высоких энергий взаимодействуют с электронами в атомах или
ионах так же, как со свободными электронами, поэтому если в ионе
имеется Z электронов, то полное сечение рассеяния для него равно
ZσKN . Рассеяние на ядрах всегда в (me /mN )2 меньше и не играет
заметной роли в разреженной межзвездной среде.
    Для гамма-квантов с энергией hν > 2me c2 ≈ 1 МэВ определяю-
щим процессом может оказаться рождение электрон-позитронных
пар. Однако рождение пары из-за сохранения импульса невозмож-
но в вакууме, оно происходит или в поле ядра или в магнитном по-
ле.
    Прохождение жестких квантов и энергичных частиц через ве-
щество часто характеризуют величиной проницаемости, обратной
непрозрачности 1/κ [г/см2 ] (фактически это длина свободного
пробега фотона, умноженная на плотность среды). Для гамма-
квантов высоких энергий (> 1 MэВ) проницаемость вещества при-
мерно равна проницаемости для заряженных частиц с той же самой
энергией и численно лежит в пределах ∼ 2 − 10 г/см2 . Из рисунка
видно, что вся Галактика прозрачна для фотонов, начиная с мягко-
го рентгеновского диапазона (λ < 10A ° , hν < 1 кэВ).

3.1.3. “Точечные” и “протяженные” источники
   Один и тот же источник при одних условий наблюдения мо-
жет восприниматься как точечный, а при других – как протяжен-
ный (то есть на его изображении можно различить отдельные по-
дробности). Существуют принципиальные физические ограниче-
ния, которые не позволяют телескопам строить сколь угодно рез-
кие “точечные” изображения.
   Из-за дифракции света на краях объектива телескопа изобра-