Астронет: В. Ф. Сулейманов/КГУ Рентгеновская астрономия http://variable-stars.ru/db/msg/1174809/node9.html

Рентгеновская астрономия

---

<< 7. Лабораторная работа N 1 | Оглавление | Литература >>

Разделы

• 8.1 Порядок выполнения работы
• 8.2 Контрольные вопросы

---

8. Лабораторная работа N 2

Данная лабораторная работа связана с определением температуры, электронной концентрации и массы излучающего газа в скоплениях галактик по его рентгеновскому излучению, красному смещению и угловому радиусу скопления.

Температура газа определяется путем аппроксимации формы наблюдаемого рентгеновского спектра спектром оптически тонкой плазмы (2):

Электронная концентрация находится с помощью известного интегрального по частоте потока путем определения меры эмиссии

при известной температуре газа. Здесь - линейный размер скопления вдоль луча зрения.

Масса излучающего газа находится интегрированием пространственной плотности скопления по его объему:

Предполагается, что концентрация протонов равна концентрации электронов. =1.67  10 г - масса протона.

8.1 Порядок выполнения работы

Для выполнения работы необходимо иметь рентгеновский спектр скопления, красное смещение и угловой радиус данного скопления . В качестве углового радиуса скопления мы берем радиус, внутри которого рентгеновское излучение газа скопления приблизительно постоянно. Работу необходимо выполнить для двух скоплений - в созвездиях Волосы Вероники и Персей. Данные об этих скоплениях суммированы в Таблице 2, а их рентгеновские спектры представлены в Таблице 3.

1. Необходимо определить линейное расстояние до скопления используя закон Хаббла:
   

   (49)

   
   
   где H = 75 км/с/Мпк - постоянная Хаббла, c = 299792.5 км/с, 1 Мпк = 3.086 10 см. Зная линейное расстояние и угловой радиус, найти линейный диаметр и объем скопления:
   

   (50)

   
   
   
   

   (51)

   
   

2. Найти температуру излучающего газа путем аппроксимации спектра методом наименьших квадратов. В данном случае температура определяется по следующей формуле:
   

   (52)

   
   
   Необходимо помнить, что таким образом будет определена величина , выраженная в килоэлектронвольтах. Поток необходимо получить из используя формулу (1). Здесь - энергия фотонов в данной точке спектра, а -- число точек в спектре. Кроме того, необходимо вычислить константу :
   

   (53)

   
   
   и вычислить средние ошибки их определения.

3. Вычислить интегральный поток от горячего газа скопления по формуле
   

   (54)

   
   
   затем необходимо перевести его в поток с единицы поверхности межгалактического газа
   

   (55)

   
   
   и, приравняв его теоретическому значению потока, найти меру эмиссии
   

   (56)

   
   
   Здесь - интегральное значение фактора Гаунта, равное в данном случае 1.2.

4. На данном этапе необходимо определить массу излучающего газа. Для этого необходимо определить среднюю концентрацию частиц из меры эмиссии , считая ее постоянной вдоль видимого радиуса проекции скопления на картинную плоскость и затем найти массу газа, интегрируя по объему скопления (формула (48)).

   Необходимо также найти рентгеновскую светимость скопления, умножив поток с единицы его площади на излучающую площадь скопления:
   

   (57)

   
   

Для сдачи работы необходимо представить:

1. Обработанные спектры скоплений и систему условных уравнений.

2. Значения , выраженые в кэВ и градусах Кельвина, и их ошибки.

3. Значения средней электронной концентрации , массы газа , рентгеновской светимости и всех промежуточных величин.

8.2 Контрольные вопросы

• Излучение горячего оптически тонкого газа.

• Принципы определения температуры, плотности и массы излучающего газа в скоплениях галактик.

• Закон Хаббла

• Вывести формулу (52)

---

<< 7. Лабораторная работа N 1 | Оглавление | Литература >>