Введение

Современные технологии рентгеновских телескопов достигли нового уровня благодаря разработкам японских ученых. Они создали высокоразрешающий рентгеновский телескоп, который способен различать объекты шириной всего 3,5 мм на расстоянии одного километра. Это достижение стало возможным благодаря сочетанию прецизионного производства зеркал и астрономии в космосе.

Зачем нужны рентгеновские телескопы в космосе?

Рентгеновские лучи, излучаемые солнечными вспышками, взрывающимися звездами и материей вокруг черных дыр, содержат информацию о самых горячих и катастрофических процессах во Вселенной. Однако атмосфера Земли поглощает эти лучи до того, как они достигают поверхности, что делает необходимым использование инструментов, способных подняться в космос — на воздушных шарах, sounding-ракетах или спутниках.

Как японские астрономы добиваются высокой точности

Создание высокоразрешающего рентгеновского телескопа всегда было сложной задачей. Основные трудности заключались в зеркале телескопа, поскольку рентгеновские лучи не отражаются от обычных поверхностей. Они могут отражаться только под очень малыми углами, а поверхность зеркала должна быть сформирована с точностью на уровне нанометров. Кроме того, даже идеально изготовленное зеркало может потерять свою точность в процессе монтажа в сборку телескопа.

Икуйуки Мицуиши, старший автор и руководитель проекта из Научной школы Нагойского университета, отметил: «Зеркало — это как очень точная воронка для рентгеновских лучей. Если хотя бы одна часть воронки не на месте, рентгеновские лучи не попадают в цель, и изображение становится размытым».

От синхротронного источника до космического телескопа

SPring-8 — одно из самых мощных рентгеновских исследовательских учреждений в мире, расположенное в префектуре Хиого, Япония. Его ускоритель частиц производит яркие рентгеновские лучи, известные как синхротронное излучение, для научных исследований. Ученые разработали очень точные технологии производства зеркал для фокусировки этих рентгеновских лучей, которые были использованы для создания зеркала космического телескопа.

Исследователи применили прецизионную электроформирующую технологию из SPring-8 для изготовления никелевого зеркала диаметром 60 мм и высотой 200 мм. В отличие от зеркал, собранных из нескольких частей, это зеркало было отлито как одно целое, что устраняет наличие швов, которые могут отклонять рентгеновские лучи от фокуса.

Проверка работы телескопа перед запуском

Перед запуском исследователи должны были доказать работоспособность телескопа на Земле, что создало сложную задачу: для правильной проверки космического телескопа необходимо смоделировать звездный свет. Это связано с тем, что свет от звезд приходит с огромного расстояния и его лучи почти идеально параллельны к моменту, когда они достигают Земли.

Исследовательская группа решила эту задачу, создав систему тестирования в SPring-8. Очень маленький рентгеновский источник, всего 10 микрометров в диаметре, был помещен на расстоянии 900 метров от зеркала. На этом расстоянии рентгеновские лучи оставались параллельными и близко имитировали лучи, поступающие от настоящей звезды.

«Это первая наземная система, которая может точно оценивать производительность высокоразрешающих рентгеновских космических телескопов на жестких рентгеновских энергиях, и она доступна для исследователей по всему миру, желающим разрабатывать и тестировать аналогичные технологии», — сообщил Рютё Фудзии, первый автор и бывший магистрант.

Заключение

Разработка высокоразрешающего рентгеновского телескопа с использованием передовых технологий зеркал открывает новые горизонты для астрономии. Это не только значительное достижение для японских ученых, но и важный шаг к улучшению наблюдений за высокоэнергетическими процессами во Вселенной с помощью будущих спутников меньшего размера.