Mavzu: yadro astrofizikasi bajardi: yusupov husniddin qabul qildi

1.2. ASOSIY ASTROFIZIK TUSHUNCHALARI

Astrofizikaning predmeti va bo'limlari. Astrofizika astronomiyaning bo'limi bo'lib, u osmon yoritqichlarining fizik tuzilishini, ularning yuza va atmosfera qatlamlarida ro'y berayotgan fizik jarayonlarni o'rganadi, osmon yoritqicnining kimyoviy tarkibini aniqlaydi, astronomik kuzatishlardan olingan o'lchash natijalariga asoslanib osmon yoritqichining atmosfera va ichki qatlamlarining tuzilishini tekshiradi hamda modelini tuzadi, yoritqichlar va ulardan tuzilgan tizimlarning hosil bolishi va rivojlanish qonunlarini o'rganadi. Bunda u yoritqichlardan kelayotgan elektromagnit nurlanish oqimini sifatiy va soniy tahlil qilish usulini qo'llaydi. Astrofizika ikki qismga bo'linadi: amaliy va nazariy astrofizika. Amaliy astrofizika yoritqichlarni tekshirish usuilarini va asboblarini ishlab chiqadi va kuzatishga qo'llaydi, astronomik kuzatishlardan olingan o'lchash natijalarini tekshiradi va tahlil qiladi. Natijada yoritqichning nurlanish sochayotgan qatlamlarining fizik ko'rsatkichlari, temperaturasi, modda zichligi, harakat tezligi va boshqalarini aniqlaydi va kimyoviy tarkibini topadi. Nazariy astrofizika yoritqichning nurlanish sochish mexanizm-larini o'rganadi, unda kuzatilayotgan fizik jarayonlarning tabiatini ochishga va tushuntirishga harakat qiladi. Bunda u umumfizik qonunlarga asoslanadi va yoritqichning ichki va atmosfera qatlamlarining tuzilish modelini ishlab chiqadi, model asosida yoritqichning umumiy fizik ko'rsatkichlarini hisoblab chiqadi va kuzatish natijalari bilan solishtiradi. Solishtirish natijalarning bir-biriga mos kelishi yoritqichli tabiatini yaxshi bila olganimizni ko'rsatadi. Astrofizikaning bo'limlari bir-biri bilan bog'liqdir. Amaliy astrofizika nazariya oldiga kuzatish natijalarini tushuntirish bilan bog'liq masalalarni qo'ysa, nazariy astrofizilca amaliyot oldiga tekshirish zarur bo'lgan nazariy yechimalarni qo'yadi. Astrofizikaning asosiy vazifasi yoritqichlardan kelayotgan nuriy energiya oqimini fizik o'lchash asboblari va tekshirish usullari yordamida har tomonlama, ham sifatiy ham soniy nuqtai nazarda o'rganishdan iborat. Hozirgi zamon astrofizikasi elektromagnit to'lqinlar shkalasi (EMTSh) ning barcha qismlari (diapazonlari) da tekshirishlar olib boradi. Bunda EMTSh sining har bir diapazoni uchun maxsus olchashvositalarivatelcshirishusullariqo'llarriladi. Shungako'ra amaliy astrofizika bir necha bo'limlarga bo'linadi: osmon yoritqichlarining gamma nurlarini tekshiradigan bo'lim gamma astronomiya deb atal-sa, rentgen nurlarini tekshiradigan - rentgen astronomiya deyiladi. Osmon yoritqichlarining gamma, rentgen va ultrabinafsha nurlari Yer atmosferasida yutiladi va Yer yuziga yetib kelmaydi. Bu diapazonlarda tekshirisMar Yerning sun'iy yoldoshlariga o'rnatilgan asboblar yordamida bajariladi. Yer yuziga deyarli yutilishsiz yetib keladigan nurlar j optik diapazonni tashkil etadi va bu diapazonda tekshirishlar optik teleskoplar yordamida olib boriladi, Yer atmosferasining yana bir ti-liiqlik darchasi mavjud. U radiodiapazonga to'g'ri keladi va bu diapazonda tekshirislilar bajaradigan bo'lim radioastronomiya deb ataladi. 2. Astrofizik tekshirishlarning xususiyatlari. Astrofizik tekshirishlar fizik tajribalardan ayrim xususiyatlari bilan farq qiladi; birinchidan, biz osmon yoritqichlarini va ular yuzida ro'y berayotgan jarayonlarni o'zimiz xohlagancha o'zgartira olmaymiz, ikkinchidan, kuzatilayotgan har bir kosmik jarayon aynan betakrordir, uchinchidan, ayrim jarayonlar tez kechsa, boshqalari juda sekin kechadi va ularni boshidan oxirigacha kuzatish uchun odamning tola hayoti tugul, butun odamzot jamiyatining rnadaniy hayotini o'z ichiga olgan davr ham yetarli emas. Biroq bu qiyinchilildar osmon yoritqichlarini o'rganib bo'lmas ekan degan xulosaga olib kelmasligi kerak, aksincha, astrofizik tekshirishlar zehn va aqlni o'tkirlaydi. Odam fikri koinotning shunday olis qismlarini qamrab oldiki u yerlardan yorug'lik nuri sekundiga 300 ming km tezlik bilan bizga milliardlab yillardagina yetib kela oladi. Osmon yoritqichlarning tabiatini o'rganish astrofizik observatoriyalarda olib boriladigan astronomik kuzatishlardan boshlanadi. Astronomik kuzatish deganda biz yoritqichlarni osmon sferasida egallagan o'mini va ulardan kelayotgan nurlanish oqimini o'lchashni, ularni suratga olishni va shunga o'xshash yoritqichdan kelayotgan nurlanish oqimi ustida olib boriladigan boshqa amallarni nazarda tutamiz. Astrofizik kuzatishlar ko'z bilan emas, balki har xil o'lchash va tekshirish asboblari yordamida bajariladi. Kuzatish ash'yolari yoki o'lchash natijalari deganda biz yoritqichlarning suratini yoki spektrini avtomatik o'lchash asboblari yordamida qog'oz yoki magnit tasmaga yozib oiingan, yoritqichning nurlanishiga old yozuvlarni nazarda tutamiz. Kuzatish ash'yolari laboratoriya sharoitida, kompyuter yordamida har xil usullarni qo'llash orqali tahlil qilinadi. Bunday tekshirishlar natijasida yoritqichning fizik ko'rsatkichlari (temperaturasi, modda zichligi, tezligi va boshqalar) topiladi. 3. Hozirgi zaiuon astrofizik observatoriyatari. Osmon yoritqichlarining hurlanishi, odatda, keng EMTSh ni yold spelrtral diapazonni ishg'ol etadi. Bu hoi har xil kuzatish va tekshirish asboblari qo'Jlashni taqozo etadi. Yorug'lik nurlarida laizatish olib borishga mo'ljallangan teleskoplar bilan qurollangan observatoriyalar optik ; observatoriya, radio to'lqinlarda kuzatishlar olib boradiganlari radioastronornik va gamma va rentgen nurlarda kosmik observatoriya deb ataladi, Kosmik observatoriyalar Yer atrofida aylanadigan sun'iy yo'ldoshlarga o'rnatilgan rentgen va gamma teleskoplar bilan qurollantiriladi. Sun'iy yo'ldoshlarga optik teleskop o'rnatish ham astronomik kuzatishlarga yuqori samara beradi. Odatda, astrofizik observatoriyalar yil dovomida eng ko'p ochiq (bulutsiz) va musafFo osmonga ega bo'lgan joylarga quriladi. Bu jihatdan baland tog' sharoiti ma'lum afzalliklarga ega bo'lishi mumldn, Teleskop balandligi 20-30 m, kengligi 10 m keladigan silindr shakldagi binoning (minoraning) ustiga o'rnatiladi. Teleskop vertikal o'q atrofida aylanadigan va bir qismi ochilib yopUadigan gumbaz shakldagi torn bilan bekitiladi. Gumbaz osti isitilmaydi va issiqlik chiqaruvchi uskunalardan xoli bo'lishi shart. Minora binoning pastki qavatlarida kuzatuvchiiar ishlaydigan va loizatishni nazorat qihb borish xonalari joylashadi. Teleskop o'rnatiladigan bino (minora) observatoriyaning eng baland, atrof gorizonti ochiq joyiga quriladi. Laboratoriya binosi, mehmonxona minoradan 300 m chamasi uzoqlikda joylashishi kerak. Ular teleskop atrofida havo oqimlari hosil qilmasiiklari va astroiqlimni buzmasliklari kerak. Astroiqlim observatoriya ustidagi atmosferaning tozaligi, demak, tiniqligi va sokinligi (turbulent havo oqimlaridan xoliligi) bilan belgilanadi. Yaxshi astroiqlimga ega joyda yulduz yomg'ligining 70-80 % qismi diametri 1" (bir yoy sekun-ili) bo'lgan gardishcha ichidabo'ladi. AstroiqUm eng yaxshi joy Chilida (Janubiy Amerika) topilgan. LJ ehda Ycvropa Janubiy Observatoriyasi (YeJO) qurilgan. Respublikamizda astroiqlim eng yaxshi joy-lardan biri Qashqadaryo viloyatining Chiroqchi tumani tog'lari cho'qqilaridan biri hisoblanadi. Respublikamizda ikkita astrofizik observatoriya qurilmoqda. Ular-ning biri optik teleskoplar bilan qurollangan va yuqorida tilga olin-gan Chiroqchi tumanidagi Maydanak tog'i cho'qqilaridan birida, dengiz sathidan 2300 m balandlikda joylashgan. Maydanak Baland Tog' Observatoriyalari Majmuasi (MBTOM) deb ataluvchi bu observatoriyada obyektivining diametri 1-1,5 m bo'lgan bir necha teleskoplar o'rnatilgan. Ikkinchici, radioastronomik observatoriya bo'h'b, u Jizzax viloyatining Zomin tumanidagi Supa baland tog' davlat qo'riqxonasida qurilmoqda. Tojikiston va Qozog'iston respublikalarida ham astrofizik obser-vatoriyalar bor. Ularda diametri 1 m bo'lgan teleskoplar o'rnatilgan. Armaniston (Byurokan, 2,5 m), Gruziya (Abastumani, 1 m), Ozor-boyjon (Shemaxa, 2 m) va Rossiya fedaratsiyasi (Shimoliy Kavkaz, 6 m) da ham astrofizik observatoriyalar bor. Eng katta teleskoplarga ega obsevatoriya Chilida (Parana! tog'i, 4 ta 8 m) qurilgan. Yevropa davlatlari hamkorligida qurilgan bu Evropa Janubiy Observatoriyasida (YeJO) eng katta Teleskop (EKT, Very Large Teleskop, VLT) o'rnatilgan. VLT to'rtta 8 m li teleskoplar to'plamidan iborat va bu teleskoplar birgalikda ishlashi, osmon yoritqichining bitta tasvirini hosil qilishi va uni tekshirish mumkin. Shuningdek, Atlantika okennidagi Kanir, Tinch okcanidagi Gavay orollarida ham baland tog' observotoriyalari qurilgan va ishlamoqda. Bu observatoriyalarda aslroiqlini juda ynxshi ekanligi aniqlangan. Hozirgi kunda bir necha kosmik observatoriyalarda ish olib borilmoqda. Bulardan eng kaltasi Xabl Kosmik Teleskopidir (XKT, Habl Space Telescope, HST). lining obyektivi diametri 2 m va XKT yordamida optik diapazonda turli-tuman tekshirish ishlari olib borilmoqda. 1998-yilda ucliirilgan «Chandra» nomli rentgen teleskop Galaktika markazini «ko'rishga» va tekshirishga imkon berdi. Rentgen teleskoplar yordamida (XEO) ko'plab kosmik rentgen nur manbalari kashf etildi. Kosmik teleskoplar yordamida Quyoshni tekshirishlar 34 yil oldin boshlangan (kosmik teleskop Skylab - Kosmik laboratoriya). Hozirgi kunda Yaponiyadan uchirilgan Hrnode (SolarB) nomli yo'ldoshga o'rnatilgan Rentgen Teleskopi Quyoshning rentgen tasvirlarini olib Yerga jo'natib turibdi. Yevropa Kosmik Agentligi (YeSA) va AQSh Atmosfera va Kosmik (tadqiqotlar) Milliy Uyushmasi (NASA) tomonidan orbitaga chiqarilgan SOHO nomli kosmik observatoriya Quyoshni va uni o'rab turavchi kosmik fazoni tekshirishda muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. 4. Ilmiy-texnik taraqqiyotda astrofizikaning roll. Astrofizika m.a-teriyaning tarkibini va holatlarini o'rganishda muhim rol kasb etadi. Moddaning kimiyoviy tarldbini o'rganishda qo'llaniladigan spektral tahlil usuliga astronomik kuzatishlar munosabati bilan asos solin-gan. 1814-yilda nemis olimi Y. Fraungofer (1787-1826) Quyosh spektrida spektral chiziqlarni ro'yxatga oldi. 1859-yilda nemis olimlari G. R. Kirxgof (1824-1887) va R. Bunzen (1811-1899) Quyosh spek-tridagi qora spektral chiziqlar tabiatini ochib beradi. Atomlarning ichki tuzilishi va ularni tashkil etuvchi zarrachalar to'g'risidagi dast-labki malumotlar kosmosdan kelayotgan yuqori energiyali zarracha-larni (kosmik nurlarni) tekshirish natijasida olingan. Kosmik sharoitda bunday yuqori energiyali zarrachalarni hosil bo'lishini o'rganish astrofizik masala hisoblanadi. Masalan, yadro reaksiyasi masalasi Quyosh va yulduzlarning energiya manbai qanday fizik jarayonbo'lishi mumkin degan savolga javob axtarish jarayonida o'tgan asrning 20- 30 yillarida qo'yilgan edi. Yulduzlar o'zagida temperatura o'nlab million gradusga yetadi. Bunday temperaturada yadro reaktsiyalari ro'y berisi mumkin, bunda protonlami qo'shilishi natijasida geliy atomi yadrolari hosil bo'iadi va ulkan energiya ajralib chiqadi. Quyosh va yulduzlar atmosferasida elektr va magnit maydoh-lar hosil bo'hb turadi. Bunday o'zgaruvchan maydoniarda zarralar nihoyatda yuqori darajadagi tezlikka erishadilar va yadro reaksiya-larini ro'y berishiga sababchi bo'ladilar. Masalan, Quyosh chaq-nashlarida yoki o'ta yangi yulduzlarni chaqnashi natijasida yadro reaksiyalari ro'y berishi mumkin. Zarralarni tezlatish Yerda max-sus tezlatkichlarda amalga oshiriladi. Kosmik sharoit nihoyatda past zichlik va ulkan o'lchamlari bilan fizik laboratoriya sharoitidan farq qiladi, Ro'y berish ehtimoli juda kam bo'lgan jarayonlar ham kosmik sharoitlarda ko'rinishi mumkin. Masalan, Pauli qoidasi bo'yicha taqiqlangan, yoki ehtimoli juda kichik, atom o'tishlari kosmik masshtablarda yetarii darajada ko'p uchraydi va ko'rinadi. Bunga sabab nihoyatda past zichlikka ega kosmik sharoitda zarralarning Yulduzlar nuqtasimon nur manbaidirlar, shuning uchun ularning yorug'ligi, to'g'rirog'i, ularning yaltiroqligi, maxsus fotometrik birliklarda, yulduziy kattaliklarida o'lchanadi. Yulduziy kattalikniboshqa sonlardan ajratish maqsadida uning son qiymat darajasiga kichik "m" xarfi yozib qo'yiladi. Demak, yulduziy kattalik yulduzning o'lchamini emas, balki yorug'ligini belgilaydigan ko'rsatkichdir. Yulduziy kattalik yulduz nuri kuzatish joyida hosil qilgan yoritiganlikni belgilaydi va uni o'lchashdan topilgan miqdor ko'rinma yulduziy kattalik deb ataladi. Ko'rinma yulduziy kattalik bilan yoritilganiik orasidagi bog'lanish logarifmik ko'rinishga ega va Veber-Fexnerning psixo-fizik qonuniga asoslanib chiqarilgan. Bu qonunga asosan odam ko'zining yorug'likni sezishi yoritilganlikni nisbiy o'zgarishiga proporsionaldir, ya'ni