LABORATORY ASTROPHYSICS EXPERIMENTS IN X-RAY TRANSFER PHYSICS RELEVANT TO COSMIC ACCRETION-POWERED SOURCES

Résumé
L'interprétation des observations spectroscopiques des rayons cosmics X à basse énergie nécessite un grand progrès dans nos connaissances en physique atomique et processus radiatifs, notamment pour la catégorie des systèmes qui tirent leur énergie de l'accrétion comme les variables cataclysmiques, les binaires X et les noyaux actifs de galaxies. Pour de telles sources, on obtient des raies spectrales à courte longueur d'onde qui sont formées lors du transfert d'une radiation X d'une source centrale énergétique vers un milieu extérieur plus froid. Le gas responsable de l'émission est photoionisé et les populations des différents niveaux sont gouvernées principalement par les cascades de recombination et la photoexcitation, les collisions ne jouant qu'un rôle négligeable. De tels processus peuvent être assez complexes et plusieurs incertitudes demeurent. Nous développons une nouvelle approche de ce problème à l'aide de spectres résolus en temps de plasmas excités par des lasers. Les expériences que nous menons actuellement incluent la mesure : (a) des sections efficaces de photoabsorption dans les couches internes et externes pour des ions intermédiaires d'éléments abondants, et (b) des processus de fluorescences résultant de la coïncidence de longueurs d'onde de transitions résonnantes pour des ions différents. En relation avec ce programme, nous avons développé un nouveau spectromètre à réseau à réflexion couplé à une "streak" camera qui fournit des spectres haute résolution dans les domaines rayons X à basse énergie et UV extrême, au niveau subnanoseconde Nous décrivons notre appareillage et quelques résultats prelinaires.

Abstract
The interpretation of upcoming cosmic soft X-ray spectroscopic observations may require a vast improvement in the state of our knowledge of basic atomic physics and radiation transfer processes, particularly for the important class of accretion-powered systems such as cataclysmic variables, X-ray binaries, and active galactic nuclei. For these sources, short wavelength spectral features are formed in the transfer of X-radiation from a powerful central source outward through a cooler, surrounding medium. The line emitting gas is photoionized and the level populations are determined largely by recombination cascades and photoexcitation as opposed to collisional effects. These processes can be rather complex and many uncertainties remain. We are developing a new approach to this problem using time-resolved studies of laser produced plasmas. Experiments which are currently underway include the measurements of : (a) inner and outer shell photoabsorption cross-sections of intermediate ions of abundant elements, and (b) fluorescent excitation processes due to wavelength coincidences of resonant transitions from different ions. In connection with this program, we have developed a novel reflection grating spectrometer coupled to a streak camera which provides high resolution spectra at soft X-ray and EUV wavelengths at the sub-nanosecond level .We describe our laboratory facility and some of our preliminary experimental results.