Amintiți-vă că atunci când ascultați radioul, vă uitați la televizor sau gătiți cina într-un cuptor cu microunde, folosiți unde electromagnetice. Undele radio, undele de televiziune și microundele sunt toate tipuri de unde electromagnetice. Ele diferă între ele doar prin lungimea de undă. Undele din spectrul electromagnetic variază ca mărime, de la unde radio foarte lungi, de mărimea unor clădiri, până la raze gamma foarte scurte, mai mici decât dimensiunea nucleului unui atom. Spectrul electromagnetic include razele X.
Pe măsură ce lungimile de undă ale luminii scad, acestea cresc în energie. Razele X au lungimi de undă mai mici și, prin urmare, o energie mai mare. De obicei, vorbim despre razele X mai degrabă în termeni de energie decât de lungime de undă. Acest lucru se datorează parțial faptului că razele X au lungimi de undă foarte mici!
Razele X au fost descoperite pentru prima dată în 1895 de către Wilhelm Conrad Roentgen, un om de știință german care le-a descoperit destul de accidental.
El a făcut o fotografie cu raze X a mâinii soției sale care a dezvăluit clar verigheta și oasele acesteia. Fotografia a electrizat publicul larg și a stârnit un mare interes științific pentru noua formă de radiație. Roentgen a numit-o „X” pentru a indica faptul că era un tip de radiație necunoscută.
Atmosfera Pământului este suficient de groasă pentru ca practic nici o rază X să nu fie capabilă să treacă din spațiul cosmic până la suprafața Pământului. Acest lucru este bun pentru noi, dar și rău pentru astronomie – trebuie să punem telescoape și detectoare de raze X pe sateliți! Nu putem face astronomie cu raze X de la sol.
Cum „vedem” folosind lumina cu raze X?
Cum ar fi să vedem razele X? Ei bine, nu am putea vedea prin hainele oamenilor, indiferent ce ne spun reclamele pentru ochelarii cu raze X! Dacă am putea vedea razele X, am putea vedea lucruri care fie emit raze X, fie opresc transmiterea lor. Ochii noștri ar fi ca pelicula cu raze X folosită în spitale sau în cabinetele stomatologice. Pelicula cu raze X „vede” razele X, precum cele care trec prin piele. De asemenea, vede umbrele lăsate de lucrurile prin care razele X nu pot trece (cum ar fi oasele sau metalul).
Când vă faceți o radiografie la spital, o peliculă sensibilă la raze X este pusă pe o parte a corpului dumneavoastră, iar razele X sunt trase prin dumneavoastră. La un dentist, filmul este pus în interiorul gurii, pe o parte a dinților, iar razele X sunt trase prin maxilarul tău, exact ca în această imagine. Nu doare deloc – nu puteți simți razele X.
Pentru că oasele și dinții sunt dense și absorb mai multe raze X decât pielea, siluetele oaselor sau ale dinților rămân pe pelicula cu raze X, în timp ce pielea dumneavoastră apare transparentă. Metalul absoarbe și mai multe raze X – puteți vedea obturația în imaginea dintelui
Când Soarele strălucește asupra noastră la un anumit unghi, umbra noastră este proiectată pe sol. În mod similar, atunci când lumina razelor X strălucește asupra noastră, trece prin pielea noastră, dar permite ca umbrele oaselor noastre să fie proiectate și captate de film.
Aceasta este o fotografie cu raze X a unei fetițe de 1 an. Puteți vedea umbra a ceea ce a înghițit?
Radiografia unei fetițe de 1 an care arată un ac pe care l-a înghițit
Utilizăm sateliți cu detectoare de raze X pe ei pentru a face astronomie cu raze X. În astronomie, lucrurile care emit raze X (cum ar fi găurile negre) sunt ca aparatul cu raze X al dentistului, iar detectorul de pe satelit este ca filmul cu raze X.
Ce ne arată lumina cu raze X?
Multe lucruri din spațiu emit raze X, printre acestea numărându-se găurile negre, stelele neutronice, sistemele stelare binare, rămășițele de supernove, stelele, Soarele și chiar unele comete!
Pământul strălucește în mai multe tipuri de lumină, inclusiv în banda energetică a razelor X. De fapt, Pământul în sine nu strălucește – doar aurorele produse la mare înălțime în atmosfera terestră. Aceste aurore sunt cauzate de particule încărcate de la Soare.
Imagine cu raze X a Pământului (Credit: Polar, PIXIE, NASA)
În stânga este prima imagine a Pământului în raze X, realizată în martie 1996 cu satelitul Polar aflat pe orbită. Zona cu cea mai strălucitoare emisie de raze X este de culoare roșie. Particulele încărcate energetic provenite de la Soare, care provoacă aurorele, energizează, de asemenea, electronii din magnetosfera Pământului. Acești electroni se deplasează de-a lungul câmpului magnetic al Pământului și, în cele din urmă, lovesc ionosfera Pământului, provocând emisia de raze X. Aceste raze X nu sunt periculoase deoarece sunt absorbite de părțile inferioare ale atmosferei Pământului.
Multe lucruri din spațiul îndepărtat emit raze X. Multe stele se află în sisteme stelare binare – ceea ce înseamnă că două stele orbitează una în jurul celeilalte. Atunci când una dintre aceste stele este o gaură neagră sau o stea neutronică, materialul este smuls de pe steaua normală. Acest material intră în spirală în gaura neagră sau în steaua neutronică și se încălzește la temperaturi foarte ridicate. Când ceva se încălzește la peste un milion de grade, va emite raze X
Învățați mai multe despre razele X!