Ймовірно, об'єкт на великому фото не схожий на дзеркало, але це саме так. Якщо бути точніше, це набір дзеркал, які будуть використовуватись у рентгенівському телескопі. Але чому воно не схоже на знайомі нам дзеркала? Щоб відповісти на це питання, давайте спочатку зробимо крок назад і поговоримо про телескопи загалом.
Основна функція телескопа – збирати та фокусувати світло для посилення джерела світла. Астрономи століттями використовували телескопи, і є кілька різних конструкцій. Сьогодні у більшості телескопів використовуються вигнуті дзеркала, які збільшують і фокусують світло від віддалених об'єктів на приймач: це може бути фотоелемент камери або людське око, або інший інструмент. Дзеркала можуть бути виготовлені з різних матеріалів, включаючи скло або метал.
Космічні телескопи, такі як Джеймс Вебб та Хаббл, фокусують світло навіть від найвіддаленіших об'єктів у небі, використовуючи великі дзеркала. Однак такі дзеркала повинні бути адаптовані до типу та діапазону світла, який збирає телескоп, а рентгенівське проміння особливо важко вловити.
Рентген проти дзеркал
Однією з характерних рис рентгенівських променів є їх здатність проникати через безліч матеріалів. Це з тим, що довжина хвилі рентгенівських променів значно менше, ніж в інших видів світла. Фактично, довжина рентгенівських променів може бути меншою навіть за розмір одного атома майже будь-якого елемента. При зіткненні з поверхнями рентгенівські промені можуть проходити між атомами.
У медицині цей ефект рентгенівських променів використовується для створення рентгенівських знімків внутрішніх органів. Цей тип променів проходить крізь шкіру та м'язи, але блокується більш щільними матеріалами, наприклад кістками. Тінь від заблокованих променів помітна на рентгенівській плівці. Здатність рентгенівських променів проходити крізь речі включає більшість дзеркал. Якщо направити пучок рентгенівських променів у звичайний телескоп, більшість випромінювання пройде наскрізь чи буде поглинена, і сфокусована дзеркалом. Відповідно, вивчити їх не вдасться.
Але відображення можна домогтися при певній конструкції дзеркала, де поверхні, що відбивають, повернені на бік, так що вхідні рентгенівські промені падають майже паралельно поверхні і, таким чином, можуть відбитися від неї. При невеликому вугіллі падіння простір між атомами лежить на поверхні дзеркала настільки, що рентгенівські промені що неспроможні проникнути крізь нього. такий ефект схожий на камінь, що стрибає у воді. Дзеркало такого типу називається дзеркалом падіння.
Загадкове дзеркало
Дзеркала телескопа згинаються так, щоб все вхідне світло сфокусувалося в одній точці. Вони будуються на основі тривимірної форми, яка називається параболоїдом. Для рентгенівських телескопів форма дзеркал обрізається, щоб використовувати лише стінку параболоїда. Ці дзеркала виглядають як циліндр із похилими стінками.
Дзеркала для видимого та інфрачервоного світла та тарілки для радіовипромінювання використовують чашоподібну частину цього параболоїда. Для рентгенівської астрономії ми обрізаємо його трохи інакше, щоб використовувати стіну. Та сама форма, інша деталь. Дзеркала для видимого, інфрачервоного, ультрафіолетового та радіотелескопів виглядають як плавно вигнута чаша. Рентгенівське дзеркало виглядає як циліндр із трохи нахиленими стінками.
У рентгенівських телескопах використовуються вкладені дзеркала, щоб максимально зібрати більше рентгенівських променів, які потрапляють у телескоп. Такий підхід дозволяє отримати більше світла для вивчення. Подібні вкладені дзеркала використовувалися у багатьох рентгенівських телескопах.
Дзеркала телескопа XRISM містять тонкі та гладкі шари із золотим напиленням, що робить їх надвідбиваючими для рентгенівських променів. Кожна з двох збірок містить 1624 таких шарів.
Все це — необхідні зусилля, щоб зловити рентгенівське світло, яке дозволяє вивчати найгарячіші та найенергетичніші області Всесвіту. Це дозволяє дізнатися більше про чорні діри та процеси, що відбуваються в їх околицях.
Таким чином, рентгенівська астрономія потребує спеціальних дзеркал та складних методів для збирання світла. Розвиток цієї галузі наукових досліджень дозволяє нам розкривати таємниці найекстремальніших процесів у Всесвіті.
