"Ukryte" powierzchnie rzucają światło na czarne dziury
W swoim rozbudowanym niedawno obiekcie skolimowanej wiązki promieniowania rentgenowskiego (XPBF), niemiecki krajowy instytut metrologii analizuje jakość kluczowych cech projektu lustra na potrzeby planowanego Międzynarodowego Obserwatorium Rentgenowskiego (IXO), które ma rozpocząć w 2021 r. szczegółowe badania supermasywnych czarnych dziur. IXO, które zostanie największym teleskopem rentgenowskim, jaki kiedykolwiek zbudowano, to wspólne przedsięwzięcie ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), NASA (Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Powietrznej) oraz JAXA (Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych). Planowana misja IXO skupia się na badaniu supermasywnych czarnych dziur - typu czarnych dziur, które wedle hipotezy powstały na początku wszechświata, prawdopodobnie nawet przed uformowaniem się pierwszych gwiazd. Nowe informacje na temat tego zjawiska powinny zatem zapewnić astronomom nieoceniony wgląd w naszą przeszłość planetarną. IXO przyjrzy się również bliżej gwiazdom neutronowym i gwiezdnym czarnym dziurom, które powstają w wyniku wybuchu supernowych szczególnie masywnych gwiazd. Kartografię czarnych dziur, które mają zostać zbadane, zapewni eksperyment eROSITA (Rozszerzone pomiary rentgenowskie za pomocą matrycy teleskopu obrazującego), niemiecko-rosyjski projekt pod kierunkiem Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka. W ramach projektu eROSITA, który ma rozpocząć się w ciągu najbliższych trzech lat, niebo zostanie przeczesane za pomocą zestawu siedmiu teleskopów rentgenowskich. Oczekuje się, że ogółem zostanie odnalezionych około 3 milionów czarnych dziur. IXO oprze się na tych decydujących danych wejściowych, aby przeprowadzić systematyczne badania, wychwytując promieniowanie rentgenowskie bardzo odległych czarnych dziur. W tym celu potrzebować będzie gigantycznego lustra. Z uwagi na specyficzny charakter promieniowania rentgenowskiego, lustro będzie złożone z odrębnych elementów ustawionych w taki sposób, aby odbijać promienie bokiem pod skrajnie małym kątem, zamiast powierzchnią czołową. Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), niemiecki krajowy instytut metrologii zapewniający obsługę naukowo-techniczną, testuje kluczowe parametry tych komponentów. Zapowiadając swój udział dnia 27 września 2010 r., instytut PTB zwrócił uwagę na specyficzne cechy projektu lustra: "IXO będzie mieć jedno lustro z powierzchnią zbiorową rzędu około 3m2 (metrów kwadratowych), odległością ogniskową 20 metrów (m) i rozróżnialnością kątową poniżej 5 sekund łuku. Z powodu wymaganego małego kąta padania promieniowania, cała powierzchnia lustra będzie musiała wynieść około 1.300m2." Lustro zostanie zbudowane z dostępnych na rynku, idealnie wypolerowanych płyt krzemowych z żeberkami umożliwiającymi spiętrzanie ich w sztywne bloki. "Dzięki temu - zauważa instytut PTB - powstaną pory o przekroju poprzecznym około 1mm2, w których promieniowanie jest odbijane na powierzchni odpowiedniej niższej płyty." Instytut, który analizuje powierzchnię odbiciową poszczególnych porów dodaje, że "jeżeli chodzi o błędy stycznej i chropowatość, jakość tych "ukrytych" powierzchni nie może być badana jak zwykle z góry, tylko musi zostać określona w planowanej geometrii zastosowania przy odbiciu promieni rentgenowskich pod kątem padania rzędu około 1°". Zostanie wykorzystana monochromatyczna wiązka promieniowania o średnicy 50 mikrometrów i dywergencji poniżej 1 sekundy łuku. Potrzebna infrastruktura jest obecnie dostępna w nowo rozbudowanym obiekcie skolimowanej wiązki promieniowania rentgenowskiego (XPBF) laboratorium promieniowania synchrotronowego instytutu w BESSY II w Berlinie-Adlersdorf, Niemcy. "Przeprowadzona zostanie charakterystyka systemów soczewek rentgenowskich na potrzeby IXO dla trzech różnych energii fotonów, tj. 1keV [kiloelektronowolt], 2,8keV i 7,6keV" - zapowiada PTB. "Systemy soczewek mogą być nastawiane lub obracane za pomocą heksapodu w próżni z odtwarzalnością odpowiednio 2 mikrometrów lub poniżej 1'. Bezpośrednia wiązka i wiązka odbita są rejestrowane za pomocą przestrzennego detektora rozdzielczego opartego na CCD (przyrządzie o sprzężeniu ładunkowym) w odległości 5 m lub 20 m od systemu soczewek. W przypadku tej drugiej odległości, która odpowiada zamierzonej odległości ogniskowej IXO, wprowadzono pionowy ruch detektora CCD w zakresie ponad 2 m." Początkowa seria testów została przeprowadzona w maju 2010 r., a dalsze prace zaplanowano na listopad 2010 r.
Kraje
Niemcy, Japonia, Rosja, Stany Zjednoczone