Τι είναι η πόλωση ακτίνων Χ;

Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι και οι ακτίνες Χ μπορούν να πολωθούν μέσω του μηχανισμού της σκέδασης. Όταν ακτίνες Χ περνάνε μέσα από ένα υλικό, η ηλεκτρική συνιστώσα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων διεγείρει τα ηλεκτρόνια του μέσου, τα οποία καθώς αποδιεγείρονται θα εκπέμψουν φωτόνια, δίνοντας την εντύπωση ότι το αρχικό φωτόνιο έχει αλλάξει κατεύθυνση, δηλαδή έχει σκεδαστεί. Αυτά τα νέα φωτόνια θα είναι πολωμένα κάθετα στο επίπεδο που ορίζεται από την κατεύθυνση του αρχικού φωτονίου και αυτήν του σκεδαζόμενου.

Πώς μπορούμε άραγε να χρησιμοποιήσουμε την παραπάνω γνώση; Κοντά στο κέντρο του Γαλαξία μας υπάρχουν νέφη που εκπέμπουν έντονα στις ακτίνες Χ, όμως οι επιστήμονες δεν κατανοούν πλήρως γιατί αυτά τα νέφη είναι τόσο φωτεινά την παρούσα χρονική στιγμή. Μία θεωρία είναι ότι τα νέφη αυτά σκεδάζουν ακτίνες Χ από το κέντρο του Γαλαξία. Λόγω της πεπερασμένης ταχύτητας του φωτός, η υπόθεση είναι ότι το κέντρο του Γαλαξία ήταν πολύ πιο φωτεινό στο παρελθόν. Εάν καταφέρουμε να προσδιορίσουμε κατά πόσο αυτά τα νέφη είναι πολωμένα σε μία συγκεκριμένη κατεύθυνση ή όχι, τότε θα είμαστε σε θέση να επιβεβαιώσουμε ή να απορρίψουμε τη συγκεκριμένη θεωρία.

Ένας άλλος τρόπος όπου οι ακτίνες Χ μπορούν να πολωθούν είναι όταν οι τροχιές ηλεκτρονίων που κινούνται με ταχύτητες πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός (σχετικιστικά ηλεκτρόνια), παρεκκλίνουν υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Τα ηλεκτρόνια(αναλόγως της μορφής του πεδίου) πραγματοποιούν μία ελικοειδή κίνηση εντός του πεδίου, Εικόνα 1, εκπέμποντας φωτόνια κατά τη διάρκεια.Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο αυτών των φωτονίων είναι γραμμικά πολωμένο, δηλαδή ταλαντώνεται σε μία κατεύθυνση. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ακτινοβολία σύγχροτρον. Για το πλησιέστερο αστέρι μας, τον Ήλιο, η πόλωση του ορατού φωτός μπορεί να μετρηθεί σχετικά εύκολα, αντλώντας λεπτομερείς πληροφορίες για το μαγνητικό πεδίο (βλ. MSFC magnetograph). Για αντικείμενα πολύ πιο μακριά, τέτοιες πληροφορίες δεν είναι εύκολα γνωστές, αλλά αν γνωρίζουμε ότι ένα αντικείμενο έχει κάποιο συγκεκριμένο μαγνητικό πεδίο, όπως ένα πάλσαρ (ή ακόμα και το Crab πάλσαρ στο νεφέλωματου Καρκίνου/Crab nebula, Εικόνα 4), τότε η πόλωση μπορεί να μας καθορίσει την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, επειδή η γραμμική πόλωση είναι κάθετη στο μαγνητικό πεδίο αφού τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται κάθετα στο μαγνητικό πεδίο. Αλλά καθώς το πάλσαρ περιστρέφεται, η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου θα αλλάζει. Εφόσον υπάρχουν παραπάνω από ένα μοντέλα για το πως οι ακτίνες Χ δημιουργούνται από αυτό το φαινόμενο και κατ’ επέκταση παραπάνω από μία προβλέψεις για το πως η πόλωση αλλάζει, οι επιστήμονες χρειάζονται πραγματικές μετρήσεις πόλωση για να κατασταλάξουν στο σωστό μοντέλο.

Μετάφραση από το πρωτότυπο: Σωκράτης Παρμάγκος

Επιμέλεια κειμένου: Άγγελος Τριανταφυλλίδης