Вероятно, объект на заглавном фото не похож на зеркало, но это именно так. Если быть точнее, это набор зеркал, которые будут использоваться в рентгеновском телескопе. Но почему оно не похоже на знакомые нам зеркала? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сначала сделаем шаг назад и поговорим о телескопах в целом.
Основная функция телескопа — собирать и фокусировать свет для усиления источника света. Астрономы веками использовали телескопы, и существует несколько различных конструкций. Сегодня в большинстве телескопов используются изогнутые зеркала, которые увеличивают и фокусируют свет от удаленных объектов на приемник: это может быть фотоэлемент камеры или человеческий глаз, или какой-либо другой инструмент. Зеркала могут быть изготовлены из различных материалов, включая стекло или металл.
Космические телескопы, такие как Джеймс Уэбб и Хаббл, фокусируют свет даже от самых удаленных объектов в небе, используя большие зеркала. Однако такие зеркала должны быть адаптированы к типу и диапазону света, который собирает телескоп, а рентгеновские лучи особенно трудно уловить.
Рентген против зеркал
Одной из характерных особенностей рентгеновских лучей является их способность проникать через множество материалов. Это связано с тем, что длина волны рентгеновских лучей значительно меньше, чем у других видов света. Фактически, длина рентгеновских лучей может быть меньше даже размера одного атома почти любого элемента. При столкновении с поверхностями, рентгеновские лучи могут проходить между атомами.
В медицине этот эффект рентгеновских лучей используется для создания рентгеновских снимков внутренних органов. Этот тип лучей проходит сквозь кожу и мышцы, но блокируется более плотными материалами, например, костями. Тень от заблокированных лучей видна на рентгеновской пленке. Способность рентгеновских лучей проходить сквозь вещи включает в себя большинство зеркал. Если направить пучок рентгеновских лучей в обычный телескоп, большая часть излучения пройдет насквозь или будет поглощена, и не будет сфокусирована зеркалом. Соответственно, изучить их не получится.
Но отражения можно добиться при определенной конструкции зеркала, где отражающие поверхности повернуты на бок, так что входящие рентгеновские лучи падают почти параллельно поверхности и, таким образом, могут отразиться от нее. При небольшом угле падения пространство между атомами на поверхности зеркала сжимается настолько, что рентгеновские лучи не могут проникнуть сквозь него. такой эффект похож на камень, прыгающий по воде. Зеркало такого типа называется зеркалом скользящего падения.
Загадочное зеркало
Зеркала телескопа изгибаются так, чтобы весь входящий свет сфокусировался в одной точке. Они строятся на основе трехмерной формы, называемой параболоидом. Для рентгеновских телескопов форма зеркал обрезается, чтобы использовать только стенку параболоида. Эти зеркала выглядят как цилиндр с наклонными стенками.
Зеркала для видимого и инфракрасного света и тарелки для радиоизлучения используют чашеобразную часть этого параболоида. Для рентгеновской астрономии мы обрезаем его немного по-другому, чтобы использовать стену. Та же форма, другая деталь. Зеркала для видимого, инфракрасного, ультрафиолетового и радиотелескопов выглядят как плавно изогнутая чаша. Рентгеновское зеркало выглядит как цилиндр со слегка наклоненными стенками.
В рентгеновских телескопах используются вложенные зеркала, чтобы максимально собрать больше рентгеновских лучей, попадающих в телескоп. Такой подход позволяет получить больше света для изучения. Подобные вложенные зеркала использовались во многих рентгеновских телескопах.
Зеркала телескопа XRISM содержат тонкие и гладкие слои с золотым напылением, что делает их сверхотражающими для рентгеновских лучей. Каждая из двух сборок содержит 1624 таких слоя.
Все это — необходимые усилия, чтобы поймать рентгеновский свет, который позволяет изучать самые горячие и энергетические области Вселенной. Это позволяет узнать больше о черных дырах и процессах, происходящих в их окрестностях.
Таким образом, рентгеновская астрономия требует специальных зеркал и сложных методов для сбора света. Развитие этой области научных исследований позволяет нам раскрывать тайны самых экстремальных процессов во Вселенной.
