Инженеры показали «начинку» революционного рентгеновского телескопа

Листайте вправо, чтобы увидеть больше изображений

Японские ученые разработали рентгеновский телескоп, разрешение которого позволяет различать объекты шириной 3,5 мм на расстоянии одного километра. Для достижения такой точности они объединили технологии изготовления зеркал для синхротронов и опыт космической астрономии, пишет Phys.org.

Рентгеновские лучи несут информацию о самых горячих и бурных процессах во Вселенной — от солнечных вспышек до материи вокруг черных дыр. Однако атмосфера Земли поглощает это излучение, поэтому изучать его можно только из космоса. Главная сложность создания телескопов для подобной задачи — зеркала. Рентгеновские лучи отражаются только под очень малыми углами, поэтому поверхность зеркала должна быть идеальной с точностью до нанометра. Любое смещение при сборке или вибрация при запуске могут испортить изображение.

Рентгеновские лучи проходят по коридору длиной 900 метров, прежде чем попасть на эту экспериментальную станцию, где они отражаются от зеркала телескопа и регистрируются детектором. Вакуумные трубки окружают зеркало, чтобы предотвратить помехи от воздуха при измерениях рентгеновского излучения.

Для решения проблемы ученые использовали опыт Научно-исследовательского центра SPring-8, где создают зеркала для фокусировки мощного синхротронного излучения. С помощью технологии электроформования было изготовлено цельное никелевое зеркало без швов и стыков, что исключило риск искажений.

Перед запуском телескоп нужно было протестировать на Земле. Для этого требовалось имитировать параллельные лучи далеких звезд, что крайне сложно в лабораторных условиях. Ученые создали уникальную установку в SPring-8: крошечный источник рентгеновского излучения (10 микрометров) разместили на расстоянии 900 метров от зеркала. Это позволило с высокой точностью воссоздать условия космоса.

Телескоп был успешно запущен 17 апреля 2024 года на зондирующей ракете FOXSI-4 с Аляски. Он стал одним из семи инструментов на борту и впервые позволил японским ученым получить изображения солнечной вспышки с высоким разрешением в рамках международной миссии.

Цветное рентгеновское изображение, полученное в ходе наземных испытаний на установке SPring-8, показывает, как рентгеновская оптика успешно фокусирует рентгеновские лучи в четкую центральную точку. Желто-зеленый цвет указывает на самую высокую концентрацию рентгеновского излучения, а синий — на более низкую интенсивность.

Анализ показал, что главным ограничением для дальнейшего роста четкости являются микроскопические дефекты на поверхности зеркала. Теперь у инженеров есть четкая цель для совершенствования технологии. В перспективе команда планирует миниатюризировать систему, чтобы размещать такие телескопы на кубсатах — компактных спутниках размером с обувную коробку. Это сделает рентгеновскую астрономию доступнее и откроет новую эру в изучении Вселенной.

Ранее ученые рассчитали зодиакальный путь межзвездной кометы 3I/ATLAS.