A análise de plasmas astrofísicos é vital na busca de aprender sobre alguns dos objetos e eventos mais poderosos e misteriosos do Universo, como coroas e ventos estelares, variáveis ​​cataclísmicas, binários de raios X contendo estrelas de nêutrons e buracos negros, remanescentes de supernovas ou fluxos de saída em núcleos galácticos ativos. O sucesso de tal pesquisa levará a futuros observatórios astrofísicos de raios-X, permitindo que os cientistas acessem técnicas que atualmente não estão disponíveis para a astronomia de raios-X. Um requisito fundamental para a interpretação precisa dos espectros de raios-X de alta resolução é o conhecimento preciso das energias de transição.
Um novo artigo publicado em EPJ D de autoria de J. Stierhof, do Observatório Dr. Karl Remeis e Centro Erlangen para Física de Astropartículas de Friedrich-Alexander-Universt Erlangen-Nürnberg, Bamberg, Alemanha, e coautores utiliza uma configuração experimental recém-introduzida nas instalações de síncrotron BESSY II para fornecer referências de calibração precisas no regime de raios X suave de gases de néon, dióxido de carbono e hexafluoreto de enxofre.

"Em muitos campos de pesquisa envolvendo raios-X ou qualquer comprimento de onda de luz, os insights são obtidos comparando as medições de comprimentos de onda da linha de emissão ou absorção com valores conhecidos de transições em vários elementos. Um deslocamento do comprimento de onda observado em relação ao conhecido pode ocorrer. por causa da velocidade do emissor ou absorvedor", diz Stierhof. "Nosso trabalho demonstra uma configuração para medir energias de transição de gases simultaneamente com transições conhecidas em íons altamente carregados com apenas dois elétrons restantes que são precisamente conhecidos a partir de cálculos teóricos".

Raios-X monocromáticos de uma linha de luz síncrotron passam por uma armadilha de íons de feixe de elétrons (EBIT), onde interagem com o plasma de baixa densidade produzido e preso dentro do EBIT e, em seguida, entram em uma célula de fotoionização de gás contendo os átomos ou moléculas sob investigação. A emissão de fluorescência dos íons no EBIT fornece a base para a calibração absoluta da escala de energia do monocromador no experimento.

No artigo, os autores encontraram resultados para a transição energética na camada k do dióxido de carbono que concordam bem com as descobertas anteriores. Os resultados nas transições demonstradas pelo hexafluoreto de enxofre mostraram que experimentos anteriores têm um deslocamento de cerca de 0,5 eV, mais que o dobro da incerteza alegada.

A equipe conclui que a incerteza estatística em princípio permite calibrações na faixa desejada de 1 a 10 meV, com contribuições sistemáticas atualmente limitando a incerteza a cerca de 40 a 100 meV.

"Nossa configuração proposta fornece uma calibração absoluta para o feixe de raios-X, mas descobrimos que a incerteza total é dominada por mudanças relativas do feixe", concluiu Stierhof. "Fornecer uma configuração adicional para medir essas mudanças relativas nos aproximará do limite de resolução de 10 meV." + Explorar mais

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