Rentgenový dalekohled - X-ray telescope

Koncept mezinárodní rentgenové observatoře

Dalekohled Rentgenový ( XRT ) je teleskop , který je navržen tak, aby pozorovat vzdálené objekty v rentgenovém spektru. Aby se dostali nad zemskou atmosféru , která je rentgenovým paprskům neprůhledná, musí být rentgenové dalekohledy namontovány na rakety, balóny nebo umělé satelity ve vysoké nadmořské výšce .

Základními prvky dalekohledu jsou optika (zaostřovací nebo kolimační ), která sbírá záření vstupující do dalekohledu, a detektor , na kterém je záření sbíráno a měřeno. Pro tyto prvky byla použita celá řada různých designů a technologií.

Mnoho ze stávajících dalekohledů na družicích je složeno z několika kopií nebo variací systému detektorů a dalekohledů, jejichž schopnosti se navzájem doplňují nebo doplňují, a dalších pevných nebo odnímatelných prvků (filtry, spektrometry), které přidávají funkčnost přístroje.

Optika

Hlavní článek: rentgenová optika

Nejběžnějšími metodami používanými v rentgenové optice jsou zrcadla dopadajícího na pastvu a kolimované clony .

Zaostřovací zrcadla

NuSTAR zachytil tyto první soustředěné pohledy na supermasivní černou díru v srdci naší galaxie ve vysokoenergetickém rentgenovém světle.

Využití rentgenových zrcadel umožňuje soustředit dopadající záření na rovinu detektoru. Různé geometrie (např Kirkpartick-Baez nebo Lobster-eye), bylo navrženo, nebo jako zaměstnanec, ale téměř souhrn existujících dalekohledů zaměstnává variantu návrhu Wolter I . Omezení tohoto typu rentgenové optiky mají za následek mnohem užší zorné pole (obvykle <1 stupeň) než viditelné nebo UV dalekohledy.

Pokud jde o kolimovanou optiku, zaostřovací optika umožňuje:

  • zobrazování ve vysokém rozlišení
  • vysoká citlivost dalekohledu: protože záření je zaměřeno na malou oblast, je poměr signálu k šumu u tohoto druhu přístrojů mnohem vyšší.
Zaostřování rentgenových paprsků s letmým odrazem

Zrcadla mohou být vyrobena z keramické nebo kovové fólie potažené tenkou vrstvou reflexního materiálu (obvykle zlata nebo iridia ). Zrcadla založená na této konstrukci pracují na základě úplného odrazu světla při dopadu pastvy.

Tato technologie je omezena v energetickém rozsahu inverzním vztahem mezi kritickým úhlem pro celkový odraz a radiační energií. Limit v časném 2000s s Chandra a XMM-Newton X-ray observatoře byl o 15 kilo Elektronvolt (keV) světla. Díky novým vícevrstvým zrcadlům s povlakem rentgenové zrcadlo dalekohledu NuSTAR posunulo toto světlo až na 79 keV. Aby se odrazilo na této úrovni, byly skleněné vrstvy vícekrát potaženy wolframem (W) / křemíkem (Si) nebo platinou (Pt) / karbidem křemíku (SiC).

Kolimační optika

Hlavní článek: kódovaná clona

Zatímco dřívější rentgenové dalekohledy používaly jednoduché kolimační techniky (např. Rotační kolimátory, drátové kolimátory), technologie, která se v současnosti nejvíce používá, využívá kódované clonové masky. Tato technika používá před detektorem vzorovanou mřížku s otvorem. Výsledek tohoto návrhu je méně citlivý než zaostřovací optika a kvalita zobrazování a identifikace polohy zdroje je mnohem horší, nabízí však větší zorné pole a lze jej použít při vyšších energiích, kde se optika dopadající na pastvu stává neúčinnou. Také zobrazování není přímé, ale obraz je spíše rekonstruován následným zpracováním signálu.

Detektory

Hlavní článek: rentgenový astronomický detektor

Na detektorech rentgenových dalekohledů bylo použito několik technologií, od počitadel jako jsou ionizační komory, Geigerovy čítače nebo scintilátory až po zobrazovací detektory jako CCD nebo CMOS snímače. Pro budoucí mise je plánováno použití mikrokalorimetrů, které nabízejí přidanou schopnost měření energie záření s velkou přesností.

Mise využívající rentgenové dalekohledy

Hlavní článek: Seznam rentgenových kosmických dalekohledů

Historie rentgenových dalekohledů

Viz také: Historie rentgenové astronomie

První rentgenový dalekohled využívající optiku pastvy a dopadu Wolter Type I byl použit v raketovém experimentu 15. října 1963 1605 UT ve White Sands v Novém Mexiku s využitím ovládání míče Ball Brothers Corporation na raketě Aerobee 150 k získání X- paprskové snímky Slunce v oblasti 8–20 angstromů. Druhý let proběhl v roce 1965 na stejném startovacím místě (R. Giacconi a kol., ApJ 142 , 1274 (1965)).

Einstein observatoř (1978-1981), také známý jako HEAO-2, byl první obíhající rentgenové observatoř s Wolter typu I teleskopu (R. Giacconi a kol., APJ 230 , 540 (1979)). Získal rentgenové snímky s vysokým rozlišením v energetickém rozsahu od 0,1 do 4 keV hvězd všech typů, zbytků supernov, galaxií a shluků galaxií. HEAO-1 (1977–1979) a HEAO-3 (1979–1981) byly dalšími členy této série. Dalším velkým projektem byl ROSAT (aktivní v letech 1990–1999), což byla těžká rentgenová vesmírná observatoř se zaostřovací rentgenovou optikou.

Chandra X-ray Observatory je jedním z nedávných satelitních observatoří zahájila NASA a Space agentur v Evropě, Japonsku a Rusku. Chandra operovala více než 10 let na vysoké eliptické oběžné dráze a vracela tisíce snímků 0,5 obloukových vteřin a spektra všech druhů astronomických objektů s vysokým rozlišením v energetickém rozsahu od 0,5 do 8,0 keV. Mnoho z velkolepých snímků z Chandry lze vidět na webových stránkách NASA / Goddard.

NuStar je jeden z nejnovějších rentgenových kosmických dalekohledů, který byl vypuštěn v červnu 2012. Dalekohled pozoruje záření ve vysokoenergetickém rozsahu (3–79 keV) as vysokým rozlišením. NuStar je citlivý na signály 68 a 78 keV z rozpadu 44 Ti v supernovách.

Gravitace a extrémní magnetismus (GEMS) by měřily rentgenovou polarizaci, ale byla zrušena v roce 2012.

Viz také

Reference

externí odkazy