Muista, että kuuntelet radiota, katsot televisiota tai valmistat päivällistä mikroaaltouunissa, käytät sähkömagneettisia aaltoja. Radioaallot, televisioaallot ja mikroaallot ovat kaikki sähkömagneettisia aaltoja. Ne eroavat toisistaan vain aallonpituudeltaan. Sähkömagneettisen spektrin aallot vaihtelevat kooltaan hyvin pitkistä, rakennusten kokoisista radioaalloista hyvin lyhyisiin, atomin ytimen kokoa pienempiin gammasäteisiin. Sähkömagneettiseen spektriin kuuluu myös röntgensäteilyä.
Kun valon aallonpituudet pienenevät, niiden energia kasvaa. Röntgensäteillä on pienemmät aallonpituudet ja siten suurempi energia. Röntgensäteistä puhutaan yleensä niiden energian eikä aallonpituuden perusteella. Tämä johtuu osittain siitä, että röntgensäteillä on hyvin pienet aallonpituudet!
Röntgensäteet löysi ensimmäisen kerran vuonna 1895 saksalainen tutkija Wilhelm Conrad Roentgen, joka löysi röntgensäteet melko sattumalta.
Hän otti röntgenvalokuvan vaimonsa kädestä, josta näkyi selvästi vaimon vihkisormus ja luut. Valokuva sähköisti suuren yleisön ja herätti suurta tieteellistä kiinnostusta uutta säteilyn muotoa kohtaan. Röntgen kutsui sitä ”X”-nimellä osoittaakseen, että kyseessä oli tuntematon säteilylaji.
Maailman ilmakehä on niin paksu, että röntgensäteily ei käytännössä pääse avaruudesta maan pinnalle asti. Tämä on hyvä meille, mutta myös huono asia tähtitieteelle – meidän on sijoitettava röntgenteleskooppeja ja -ilmaisimia satelliitteihin! Emme voi tehdä röntgentähtitiedettä maanpinnalta käsin.
Miten ”näemme” röntgenvalon avulla?
Millaista olisi nähdä röntgensäteitä? No, emme pystyisi näkemään ihmisten vaatteiden läpi, huolimatta siitä, mitä röntgenlasien mainoksissa kerrotaan! Jos voisimme nähdä röntgensäteitä, voisimme nähdä asioita, jotka joko säteilevät röntgensäteitä tai estävät niiden lähettämisen. Silmämme olisivat kuin röntgenfilmi, jota käytetään sairaaloissa tai hammaslääkärin vastaanotoilla. Röntgenfilmi ”näkee” röntgensäteet, kuten ne, jotka kulkevat ihosi läpi. Se näkee myös varjot, joita jättävät asiat, joiden läpi röntgensäteet eivät pääse kulkemaan (kuten luut tai metalli).
Kun sinut röntgenkuvataan sairaalassa, röntgensäteilylle herkkä filmi asetetaan toiselle puolelle kehoasi, ja röntgensäteet ammutaan lävitsesi. Hammaslääkärissä filmi laitetaan suusi sisälle, hampaidesi toiselle puolelle, ja röntgensäteet ammutaan leukasi läpi, aivan kuten tässä kuvassa. Se ei satu lainkaan – et tunne röntgensäteitä.
Koska luusi ja hampaasi ovat tiiviitä ja absorboivat röntgensäteilyä enemmän kuin ihosi, luiden tai hampaiden siluetit jäävät röntgenfilmille, kun taas ihosi näyttää läpinäkyvältä. Metalli imee vielä enemmän röntgensäteitä – näetkö täytteen hampaan kuvassa
Kun aurinko paistaa meihin tietyssä kulmassa, varjomme heijastuu maahan. Vastaavasti, kun röntgenvalo paistaa meihin, se läpäisee ihomme, mutta sallii luidemme varjojen heijastua ja tallentua filmille.
Tämä on röntgenkuva 1-vuotiaasta tytöstä. Näetkö varjon siitä, mitä hän nielaisi?
Röntgenkuva 1-vuotiaasta lapsesta, jossa näkyy neula, jonka hän nielaisi
Käytämme satelliitteja, joissa on röntgensäteilyilmaisimet, röntgentähtitieteen tekemiseen. Tähtitieteessä asiat, jotka säteilevät röntgensäteilyä (kuten mustat aukot), ovat kuin hammaslääkärin röntgenlaite, ja satelliitin ilmaisin on kuin röntgenfilmi.
Mitä röntgenvalo näyttää meille?
Monet asiat avaruudessa säteilevät röntgensäteilyä, muun muassa mustat aukot, neutronitähdet, kaksoistähtijärjestelmät, supernovan jäänteet, tähdet, Aurinko ja jopa jotkin komeetat!
Maassa hehkuu monentyyppinen valonlähde, mukaan lukien energeettisen röntgensäteilyn kaista. Itse asiassa Maapallo ei itse hehku – ainoastaan korkealla Maan ilmakehässä syntyvät revontulet. Nämä revontulet johtuvat Auringosta tulevista varatuista hiukkasista.
Röntgenkuva Maasta (Credit: Polar, PIXIE, NASA)
Vasemmalla on ensimmäinen kuva Maasta röntgensäteissä, joka otettiin maaliskuussa 1996 kiertävällä Polar-satelliitilla. Kirkkaimman röntgensäteilyn alue on punainen. Auringosta peräisin olevat energeettiset varatut hiukkaset, jotka aiheuttavat revontulia, virittävät myös elektroneja Maan magnetosfäärissä. Nämä elektronit liikkuvat Maan magneettikenttää pitkin ja osuvat lopulta Maan ionosfääriin aiheuttaen röntgensäteilyä. Nämä röntgensäteet eivät ole vaarallisia, koska ne absorboituvat Maan ilmakehän alempiin osiin.
Monet asiat syvällä avaruudessa säteilevät röntgensäteitä. Monet tähdet ovat kaksoistähtijärjestelmissä – mikä tarkoittaa, että kaksi tähteä kiertää toisiaan. Kun toinen näistä tähdistä on musta aukko tai neutronitähti, tavallisesta tähdestä irtoaa materiaalia. Tämä materiaali kulkeutuu spiraalimaisesti mustaan aukkoon tai neutronitähteen ja kuumenee erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Kun jokin asia kuumenee yli miljoonaan asteeseen, se säteilee röntgensäteitä
Opi lisää röntgensäteistä!