Bild https://en.nagoya-u.ac.jp Röntgenstrålar färdas här längs en 900 meter lång
korridor innan de når denna experimentstation där de reflekteras från
teleskopets spegel och fångas upp av detektorn. Vakuumrör omger spegeln för att
förhindra att luft stör röntgenmätningarna. Källa: Fujii et al., 2026
Forskare i Japan har utvecklat ett högupplöst
röntgenteleskop som är tillräckligt känsligt för att urskilja ett objekt som är
bara 3,5 mm brett på en kilometers avstånd, genom att ha kombinerat precisionsspegeltillverkning med rymdastronomi. För att testa dess prestanda
byggde de ett utvärderingssystem som kunde simulera stjärnljus på jorden för att mäta teleskopets skärpa innan det sköts upp med den amerikansk-japanska
FOXSI-sondraken. Resultaten av detta publicerade i Publications of the Astronomical Society of the Pacific, och utgör en milstolpe för japansk
röntgenastronomi och banar väg för högupplösta röntgenobservationer på framtida
mindre satelliter.
Enorma mängder röntgenstrålar frigörs av solutbrott,
exploderande stjärnor och materia runt svarta hål. Dessa röntgenstrålar
innehåller ledtrådar om några av de högst heta och mest våldsamma
processerna i universum. Men jordens atmosfär absorberar dem innan de når
marken därav behövs mätningar utanför jorden. Instrument för mätning måste sändas ut i rymden med ballonger, sonderingsraketer eller satelliter.
Att tillverka ett högupplöst röntgenteleskop har varit
en utmaning inom japansk röntgenastronomi. Två tekniska hinder stod i vägen, teleskopets spegel. Röntgenstrålar reflekteras inte från vanliga spegelytor. De kan bara reflekteras i extremt små vinklar och spegelytan måste
formas med nanometernivåprecision. För det andra var är det sammansättningen. Även en
perfekt tillverkad spegel kan förlora sin precision under monteringen i ett
teleskop.
"Spegeln är som en mycket exakt tratt för
röntgenstrålar. Om någon del av tratten är ens lite ur led missar röntgenstrålarna
sitt mål och bilden blir suddig," beskriver Ikuyuki Mitsuishi, seniorförfattare
och projektledare från Forskarskolan för naturvetenskap vid Nagoya universitet.
"Spegeln måste också klara de intensiva vibrationerna vid en
sondraketuppskjutning samtidigt som den behåller sin optiska precision."
SPring-8 är en av världens mest kraftfulla
röntgenforskningsanläggningar, belägen i Hyogo prefektur, Japan. Dess
partikelaccelerator producerar mycket starka röntgenstrålar kända som
synkrotronstrålning till vetenskaplig forskning. Forskare dutvecklade extremt precisa spegeltillverkningstekniker för att fokusera röntgenstrålar. Samma tekniker användes av forskarteamet för att bygga en
högupplöst rymdteleskopspegel.
Forskarna använde en
precisionselektroformningsteknik från SPring-8 för att producera en nickelspegel,
60 mm i diameter och 200 mm hög. Till skillnad från speglar byggda av flera
delar var denna spegel gjuten i ett enda sömlöst skal, så det fanns inga
leder eller skarvar som kunde avleda röntgenstrålarna bort från fokuspunkten och inget kunde röra sig ur plats. Uppskjuten i rymden med FOXSI-4 (och snart
FOXSI-5)
FOXSI är ett samarbetsprojekt med sondraketer sondraketer som tar instrument ut i rymden. De är utformade för att
ta röntgenbilder av solens korona och flare. Programmet lanserades första
gången 2012 och dess femte flygning är planerad till 2026.
Teleskopet var ett av sju röntgenteleskop ombord på
FOXSI-4, som sköts upp från Alaska den 17 april 2024 och framgångsrikt
observerade ett pågående solutbrott. Dr. Mitsuishi och hans studenter var
närvarande vid lanseringen. För forskarteamet var detta ett historiskt
ögonblick. Då det var första gången ett japanskt högupplöst röntgenteleskop utvecklat
inhemskt flög som en del av en internationell sondraketmission.
