La conception marque une rupture radicale avec les télescopes à rayons X spatiaux de type Wolter, qui s'appuient sur des miroirs pour diriger les faisceaux de rayons X. Au lieu de cela, les optiques proposées sont construites en empilant des disques incrustés d'anneaux prismatiques, créé avec photoresist par lithographie ultraviolette focalisée. Crédit :KTH L'Institut royal de technologie
Un type radicalement différent de télescope spatial à rayons X a été conçu par des scientifiques suédois, en utilisant des techniques optiques avancées qui ont été développées à l'origine dans la recherche en imagerie médicale.
Le télescope, qui focalise les rayons X avec une lentille unique à prisme empilé, a été dévoilé cette semaine dans un article de Astronomie de la nature . Les chercheurs, de l'Institut royal de technologie KTH de Stockholm, rapport sur la façon dont ils ont renoncé aux miroirs réfléchissant la lumière en faveur d'un réseau de prismes en plastique de micro-ingénierie.
Mats Danielsson, un chercheur en technologie des rayons X médicaux, et l'astrophysicien Mark Pearce, dire que la conception réduit la distance focale et le poids du télescope, permettant de vastes zones de collecte avec une résolution spatiale élevée afin que les observations spatiales puissent approfondir l'univers et examiner des objets qui sont maintenant trop faibles pour être détectés.
La technique la plus couramment utilisée pour focaliser les rayons X dans les télescopes spatiaux consiste à utiliser un réseau de miroirs incurvés qui dirigent progressivement la lumière vers le point focal. Parce que cette lumière est difficile à focaliser, la distance focale d'un tel télescope est typiquement longue. L'observatoire Chandra X-Ray de la NASA, par exemple, a une distance focale de 10m. Avec la distance focale plus courte du télescope KTH de moins de 50 cm, Danielsson dit que le système fournirait une plus grande puissance optique, plier les rayons plus fortement vers le point focal.
"Cela vous permet de construire un télescope qui peut collecter plus de mille fois plus de lumière que les télescopes spatiaux à rayons X d'aujourd'hui peuvent en supporter, " dit Danielsson. " Un autre avantage est qu'il aura une bonne résolution spatiale, ce qui signifie que vous pouvez voir plus de détails dans les photos que vous prenez. C'est important pour faire des interprétations physiques correctes."
Une représentation en coupe transversale de la façon dont le nouveau design diffère des télescopes à rayons X de type Wolter. Un assemblage de disques avec des prismes de micro-ingénierie guide le faisceau vers le foyer, plutôt que des miroirs paraboloïdes et hyperboloïdes. Crédit :Wujun Mi
Des télescopes à rayons X sont déployés à bord d'engins spatiaux, car les rayons X sont facilement absorbés par l'atmosphère terrestre et ne peuvent pas être observés au sol. La taille et le poids de la charge utile sont donc importants. Un tel télescope, la mission PoGO+ qui a opéré à 40 km d'altitude suspendue à un énorme ballon rempli d'hélium, a permis à Pearce et à ses collègues de faire de nouvelles observations de rayons X provenant du voisinage d'un pulsar et d'un trou noir, une étude sur laquelle il espère s'appuyer en utilisant la nouvelle conception du télescope.
"Nous sommes impatients de développer la nouvelle optique légère avec Mats, car cela nous permettra à terme de construire un télescope de grande surface et léger qui produira des mesures plus précises qu'il n'est possible aujourd'hui."
La capacité améliorée du système à collecter la lumière révélera des objets trop faibles pour être vus. "Nous verrons des objets extrêmement lointains dans l'univers primitif et pouvons également découvrir de nouveaux objets qui n'ont jamais été observés auparavant avec les rayons X, " dit Danielsson.
"Cela ouvre une toute nouvelle fenêtre pour répondre aux questions de base sur l'univers, " il dit.
Un premier prototype de la technique télescopique a déjà été conçu au KTH et testé en laboratoire. L'étape suivante consiste à optimiser la conception des lentilles et des capteurs associés, mécanique et électronique. "Il est maintenant temps de passer de la première preuve de principe à un module entièrement développé pour un télescope à envoyer dans l'espace, " dit Danielsson.
