【中文词条】宇宙X射线背景
【外文词条】cosmic X-ray background
【作者】张和祺
在宇宙空间各个方向几乎都存在近似各向同性的有一定流量的X辐射。这一发现是二十世纪六十年代X射线天文学重大成就之一。观测结果大致可归结如下﹕在光子能量100千电子伏以下区域﹐背景辐射可近似地用幂指数为 -1.7±0.2的幂律谱来表示。在0.25千电子伏附近的X射线流量明显地高于 1～100千电子伏能谱曲线的外插值。在100～1﹐000千电子伏能区﹐幂指数大约为-2.2。随著探测技术的改进﹐近年来大量观测结果表明﹐在1～100 千电子伏范围内﹐背景辐射能谱明显地存在著“弯折”现象﹐需要用两个幂指数来表示。
背景辐射的起源是一个比较复杂的问题。如不考虑宇宙学的演化效应﹐背景的起源模型主要有两类。一类是从已知类型的分立源出发﹐将X射线背景作为分立源的累积效应来考虑。另一类是估计背景辐射的辐射机制会在整个星系际空间起作用。在这方面可能存在很多辐射过程﹐其中康普顿散射(见逆康普顿散射)最为重要。星际空间的大部分辐射分布在2.7K的微波区域。当这种各向同性的微波光子被快速电子散射时﹐微波光子的能量通过逆康普顿散射效应而过渡到X射线区域﹐背景辐射的能谱“弯折”现象可能与银河中的电子谱斜率在3×10电子伏处的弯折有关。后者与几百兆赫处的同步加速辐射背景谱的弯折有联系。在其他正常星系的射电谱中也观测到这种现象﹐因此﹐如果所有星系的电子谱在3×10电子伏处都有弯折存在﹐X射线背景中的类似现象就可以得到合理的解释。上述模型在能量问题上都存在著困选２欢阅茉醋鞒瞿持旨偕瑭o单纯藉助于现时代的天体过程﹐不易说明观测到的背景辐射强度。这促使人们去考虑宇宙学的演化效应﹐把 X射线的产生归之于过去遥远时代。从宇宙学的演化角度看﹐星系际气体在过去更为稠密﹐辐射场更为强烈﹐各种类型的爆发也更加频繁。考虑到这种宇宙学的演化效应﹐人们通过宇宙黑体光子对红移很大的射电源的相对论性电子康普顿散射的物理现象﹐似乎能较合理地解释宇宙X射线背景辐射。
