Woher kommt die Röntgenstrahlung im All?

4 Antworten

Soweit ich weiß, ist Röntgenstrahlung ein Spektrum innerhalb der elektromagnetischen Strahlung, also Wellenstrahlung. Diese wird sehr wahrscheinlich ebenso von Sternen erzeugt wie Alpha- (Wasserstoffkerne) , Beta- (je nach Art Elektronen bzw. Positronen) und Gammastrahlung (elektromagnetische Wellen). Hier mal ein Bild zum Spektrum elektromagnetischer Wellen: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Electromagnetic_spectrum_c.svg

Die Röntgenstrahlung im All entsteht durch Physikalische Vorgänge in bzw. auf der Sonne. Um die Entstehung von Strahlung jedoch zu verstehen wirst du einiges an Physik-Kenntnissen brauche, Röntgenstrahlung und Quantenmechanik sind nicht umsonst die letzten Themen im Physik-LK ;)

Hallo Visage000!

Auf eine ähnliche Frage antwortete ich vor längerer Zeit schon einmal. Der Link dazu findet sich hier:

http://ccs.infospace.com/ClickHandler.ashx?ld=20140831&app=1&c=acpro16.ggl4&s=acpro16&rc=acpro16.ggl4&dc=&euip=93.232.77.129&pvaid=20028b9ec6ab4539b7c56685dd1cf7a6&dt=Desktop&fct.uid=66920-6787-1377887845151-7D46DBC&en=WWI1FI0TMB%2bT%2bFm%2f%2f1Ux630wSq5nHUIp%2bAubZ%2b0Q8E6swmgDe6hUSE3dH7oKV%2bTB&du=www.gutefrage.net%2ffrage%2fkaltes-und-heisses-gas-im-universum&ru=http%3a%2f%2fwww.gutefrage.net%2ffrage%2fkaltes-und-heisses-gas-im-universum&ap=1&coi=771&cop=main-title&npp=1&p=0&pp=0&pct=http%3a%2f%2fpixel.widdit.com%2fservice%2fpixel%2fserp%2f%3fadclk%3d1%26adId%3d161046%26tid%3d6787%26sid%3d66920%26cv%3d4.7%26guid%3d66920-6787-1377887845151-7D46DBC3DDFECC612881BE3F6CD187FA%26bd%3d1377887845151.000009%26resptype%3dgif%26kw%3dpflanzengott%2520kaltes%2520und%2520heisses%2520gas%26rnd%3d937326000365038700%26ref6%3daHR0cDovL2lzZWFyY2guc2VhcmNoY29tcGxldGlvbi5jb20vV2ViU2VhcmNoUmVzdWx0c0NTRS5hc3B4P3NpbHZhbj0xJnNpPTY2OTIwJnN0PWJzJnRpZD02Nzg3JnZlcj00LjYmdHM9MTM3Nzg4Nzg0NTE1MS4wMDAwMDkmdGd1aWQ9NjY5MjAtNjc4Ny0xMzc3ODg3ODQ1MTUxLTdENDZEQkMzRERGRUNDNjEyODgxQkUzRjZDRDE4N0ZBJnE9cGZsYW56ZW5nb3R0K2thbHRlcyt1bmQraGVpc3NlcytnYXM%2c&ep=1&mid=9&hash=8D0B34A18F59C216E8331A40787ADD16

Vorab zusammengefasst: Die Entstehung von Röntgenstrahlung im Kosmos liegt zahlreichen Prozessen und Mechanismen zugrunde, die überwiegend auf Basis der Plasmatik Heizungsvorgänge auf umliegende Gase ausüben.

Röntgenstrahlung ist bekanntlich wesentlich energiereicher als das, was wir aus unserem Alltag kennen. Wir empfangen auf der Erde das Licht der Sonne im optischen Wellenlängenbereich zwischen 300 und 780 Nanometern. Wir sehen Nachts, sofern es nicht bewölkt ist auch zahlreiche Sterne, ebenfalls in einem Wellenlängenbereich der unseren Augen zugänglich ist.

Darüber hinaus gibt es jedoch auch noch Strahlungsarten, die zwar existieren und Einfluss auf unsere Umwelt nehmen, mit dem Auge jedoch nicht mehr wahrgenommen werden können. Das beste Beispiel hierfür ist UV-Strahlung die von der Sonne emittiert wird, und zumindest in langwelligen Bereichen auf die Erdoberfläche vordringt. UV-Strahlung schädigt unserem Körper, da sie Hautzellen zerstört und im schlimmsten Fall sogar Krebs verursachen kann.

Allerdings ist alles über der UV-Strahlung hinaus in höheren Energiebereichen nicht mehr natürlich auf der Erde vorzufinden. Der Grund hierfür ist unsere Atmosphäre die über den Katalysator Ozon die hochenergetische Strahlung aus dem All (kurzwellige UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung) in thermische Energie umwandelt (dieser Vorgang erfolgt in etwa 35 Km Höhe).

Wenn wir Röntgenastronomie betreiben wollen, ist die Erdoberfläche also der falsche Platz dafür! Wir müssen Instrumente zum beobachten rausschicken, fernab einer störenden Atmosphäre die alle energiereichen Strahlungen absorbiert. Deshalb werden Röntgenastronomische Beobachtungen von Teleskopen ausschließlich in sehr großen Höhen gemacht. Oft geht man sogar so weit, Teleskope im sogenannten Lagrange-Punkt zu stationieren. L2 liegt 1,4 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und entspricht einem Punkt, an dem sich die von der Sonne ausgeübte Graviationskraft mit der entgegengesetzten Fliehkraft exakt die Waage hält.

Nun zur Entstehung der Röntgenstrahlung: Im obigen Link findest du eine Liste von Prozessen mit jeweils kurzen Erklärungen der Entstehung. Wie du siehst, ist das Spektrum dort recht breit gefächert. Neben stellaren Koronen, Halos von Galaxien oder Hochgeschwindigkeitswolken interessiert uns aber noch die Differenzierung der Röntgenstrahlung in zwei Untergruppen:

  • Thermische Röntgenstrahlung

Diese entsteht durch ein natürliches Prinzip aus der Natur, dass in der Physik schon länger bekannt ist. Es gilt: Jeder Körper emittiert Strahlung abhängig von seiner Temperatur über dem absoluten Nullpunkt! Je höher die Temperatur eines Körpers ist, umso energiereicher ist die Strahlung die er emittiert. So strahlt Gas, das über 1 Mio. Grad heiß ist auf natürlichem Wege Röntgenstrahlung ab. Hierbei sei noch angemerkt, dass zusätzlich ein thermodynamischer Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit v eines Teilchens und seiner Temperatur gefunden werden kann. Es gilt angenähert:

kT ~ v

Hohe Geschwindigkeit --> Hohe Temperatur --> Energiereiche Strahlungsemission! So kann die Entstehung von Röntgenstrahlung im Kosmos letztlich sogar auf kinematische Prozesse zurückgeführt werden.

  • Nichtthermische Röntgenstrahlung

Sie entsteht entweder über den Bremsstrahlungseffekt oder Synchrotronstrahlung. Bei der Synchrotronstrahlung hat man ein allgemein starkes Magnetfeld anzunehmen, um dass ein elektrisch geladenes Teilchen gyriert. Da es auf diese Weise beschleunigt wird, und beschleunigte geladene Teilchen nach den Gesetzen der Elektrodynamik strahlen, ist die Photonenabstrahlung proportional zur Magnetfeldstärke.

Oftmals rührt nichtthermische Röntgenstrahlung aber von Bremseffekten her, die in einem Plasma ihr Dasein fristen. Man stelle sich heißes Gas vor, das aus Wasserstoff besteht und vollständig ionisiert ist. Die freien Protonen liegen in Form von Ionen vor, und die negativ geladenen Elektronen fliegen auf ungeordneten beliebigen Wegen durch das Gas. Allerdings üben die positiv geladenen Protonen einen natürlichen Einfluss auf die Elektronen aus, und lenken sie aus ihrer geraden Flugbahn ab! (Nicht-gleichnamige Ladungen ziehen sich an)

So kommt es zu Zusammenstößen, Richtungswechseln und Bremsvorgängen innerhalb des Plasmas. Das sind alles Prozesse, die einer Beschleunigung der Elektronen entsprechen und erneut gilt: Beschleunigte Teilchen strahlen! Wenn das Gas sehr dicht ist, die Temperatur verbunden mit der Geschwindigkeit der einzelnen Elektronen entsprechend hoch, dann kann auch energiereiche Röntgenstrahlung von diesen Objekten ausgehen. Das soll es auch erstmal gewesen sein. Wenn noch Fragen sind, einfach melden!

LG Pflanzengott! :)

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Danke im vorraus

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