Radikalt anderledes teleskopdesign giver et dybere kig ind i rummet

En radikalt anderledes type røntgenrumteleskop er blevet designet af forskere i Sverige, ved hjælp af avancerede optiske teknikker, der oprindeligt blev udviklet inden for medicinsk billedforskning.

Teleskopet, som fokuserer røntgenstråler med en unik Stacked Prism Lens, blev afsløret i denne uge i en artikel i Natur astronomi . Forskerne, fra KTH Royal Institute of Technology i Stockholm, berette om, hvordan de har undværet lysreflekterende spejle til fordel for et netværk af mikrokonstruerede plastprismer.

Mats Danielsson, en forsker i medicinsk røntgenteknologi, og astrofysiker Mark Pearce, sige, at designet reducerer teleskopets brændvidde og vægt, tillader store opsamlingsområder med høj rumlig opløsning, så rumobservationer kan dykke dybere ned i universet og undersøge objekter, der nu er for svage til at blive opdaget.

Den mest almindeligt anvendte teknik til at fokusere røntgenstråler i rumteleskoper er gennem brugen af ​​en række buede spejle, der gradvist bøjer lyset mod fokuspunktet. Fordi dette lys er svært at fokusere, brændvidden af ​​et sådant teleskop er typisk lang. NASAs Chandra X-Ray Observatory, for eksempel, har en brændvidde på 10m. Med KTH-teleskopets kortere brændvidde på mindre end 50 cm, Danielsson siger, at systemet ville give større optisk kraft, bøjer strålerne skarpere til brændpunktet.

"Dette giver dig mulighed for at bygge et teleskop, der kan opsamle mere end tusind gange så meget lys, som nutidens røntgenrumteleskoper kan klare, " siger Danielsson. "En anden fordel er, at den vil have god rumlig opløsning, hvilket betyder at du kan se flere detaljer på de billeder du tager. Dette er vigtigt for at kunne foretage korrekte fysiske fortolkninger."

Røntgenteleskoper er indsat ombord på rumfartøjer, da røntgenstråler let absorberes af Jordens atmosfære og ikke kan observeres på jorden. Så nyttelastens størrelse og vægt betyder noget. Et sådant teleskop, PoGO+ missionen, der opererede i en højde af 40 km suspenderet fra en enorm heliumfilet ballon, gjorde det muligt for Pearce og hans kolleger at foretage nye observationer af røntgenstråler, der stammer fra nærheden af ​​en pulsar og et sort hul - en undersøgelse, som han håber at bygge videre på ved hjælp af det nye teleskopdesign.

"Vi ser frem til at udvikle den nye letvægtsoptik med Mats, da dette vil give os mulighed for i sidste ende at bygge et stort område og letvægtsteleskop, der producerer mere præcise målinger, end det er muligt i dag."

Systemets forbedrede evne til at opsamle lys vil afsløre genstande, der er for svage til at kunne ses. "Vi vil se ekstremt fjerne objekter i det tidlige univers og kan også opdage nye objekter, som aldrig før er blevet observeret med røntgenstråler, siger Danielsson.

"Dette åbner et helt nyt vindue til at besvare grundlæggende spørgsmål om universet, " han siger.

En første prototype af teleskopteknikken er allerede designet på KTH og testet i et laboratorium. Det næste trin er at optimere designet af linserne og tilhørende sensorer, mekanik og elektronik. "Nu er det tid til at tage skridtet fra det første proof-of-princip til et fuldt udviklet modul til et teleskop, der skal sendes op i rummet, siger Danielsson.