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L'analisi dei plasmi astrofisici è fondamentale nella ricerca per conoscere alcuni degli oggetti e degli eventi più potenti e misteriosi dell'Universo come corone stellari e venti, variabili cataclismiche, binari a raggi X contenenti stelle di neutroni e buchi neri, resti di supernova o deflussi nei nuclei galattici attivi. Il successo di tale ricerca porterà a futuri osservatori astrofisici di raggi X che consentiranno agli scienziati di accedere a tecniche che attualmente non sono disponibili per l'astronomia a raggi X. Un requisito fondamentale per l'interpretazione accurata degli spettri di raggi X ad alta risoluzione è la conoscenza accurata delle energie di transizione.
Un nuovo documento pubblicato su EPJ D scritto da J. Stierhof, del Dr. Karl Remeis-Observatory and Erlangen Center for Astroparticle Physics della Friedrich-Alexander-Universt Erlangen-Nürnberg, Bamberg, Germania, e coautori utilizza una configurazione sperimentale di recente introduzione presso la struttura di sincrotrone BESSY II per fornire riferimenti precisi di calibrazione nel regime di raggi X morbidi di gas neon, anidride carbonica ed esafluoruro di zolfo.
"In molti campi di ricerca che coinvolgono i raggi X o qualsiasi lunghezza d'onda della luce, si ottengono approfondimenti confrontando le misurazioni delle lunghezze d'onda delle linee di emissione o di assorbimento con i valori noti delle transizioni in vari elementi. Può verificarsi uno spostamento della lunghezza d'onda osservata rispetto a quella nota a causa della velocità dell'emettitore o dell'assorbitore", afferma Stierhof. "Il nostro lavoro dimostra una configurazione per misurare le energie di transizione dei gas simultanee con transizioni note in ioni altamente carichi con solo due elettroni rimanenti che sono noti con precisione dai calcoli teorici."
I raggi X monocromatici provenienti da una linea di luce di sincrotrone passano attraverso una trappola ionica a fascio di elettroni (EBIT), dove interagiscono con il plasma a bassa densità prodotto e intrappolato all'interno dell'EBIT e quindi entrano in una cella di fotoionizzazione del gas contenente gli atomi o le molecole in esame. L'emissione di fluorescenza dagli ioni nell'EBIT fornisce la base per la calibrazione assoluta della scala energetica del monocromatore nell'esperimento.
Nel documento, gli autori hanno trovato risultati per la transizione energetica nel guscio k dell'anidride carbonica che concordano bene con i risultati precedenti. I risultati nelle transizioni dimostrate dall'esafluoruro di zolfo hanno mostrato che gli esperimenti precedenti hanno uno spostamento di circa 0,5 eV, più del doppio dell'incertezza dichiarata.
Il team conclude che l'incertezza statistica in linea di principio consente calibrazioni nell'intervallo desiderato da 1 a 10 meV, con contributi sistematici che attualmente limitano l'incertezza a circa 40-100 meV.
"La nostra configurazione proposta fornisce una calibrazione assoluta per il raggio di raggi X, ma abbiamo scoperto che l'incertezza totale è dominata dai cambiamenti relativi del raggio", ha concluso Stierhof. "Fornire una configurazione aggiuntiva per misurare questi cambiamenti relativi ci avvicinerà al limite di risoluzione di 10 meV". + Esplora ulteriormente
