科学家开发新型的技术

未知 2019-06-22 16:32
科学家开发新型的技术



一种原本用在医学成像的光学技术,现在被天文学家拿来设计成新型X射线太空望远镜,将能让望远镜看得更远、更清晰,解决过去设备的分辨率与焦距问题,并且焦距从10米缩减至不到50厘米。

X射线望远镜是观测太空中各种辐射X射线天体的利器,比如X射线双星系统(其中一颗为致密星,通常是中子星或黑洞)、脉冲星、伽玛射线暴的X射线余辉、太阳耀斑、超新星爆炸遗骸、活跃星系核(AGN)、黑洞、星系团中的高温气体与暗物质等。

目前最有名的2个X射线天文卫星为:美国太空总局(NASA)的钱德拉拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory,CXO),以及欧洲太空总局(ESA)的XMM-牛顿卫星(X-ray Multi-Mirror Newton),前者具有极高的空间分辨率(小于1角秒)和较宽的能段(0.1-1keV),后者则具有非常高的谱分辨率,它们是21世纪初X射线天文学主要的观测设备,领先取得大批重要研究成果。

不过X射线天文望远镜也有许多缺点,首先X射线无法穿透地球大气层,所以X射线望远镜只能送上太空,成本高昂;其次,由于X射线能穿透物质,不能像可见光或无线电波那样被反射或折射,也因此X射线望远镜很难聚焦,分辨率和焦距是个大问题。

所以X射线望远镜并非使用一般的透镜或反射镜,而是曲面镜或嵌套的圆柱形镜,借由让X射线以非常小的角度弯曲来聚焦X射线,虽然这道解决方法不错,但结果是望远镜的焦距很长,比如钱德拉拉X射线望远镜的焦距长达10米。

不过由瑞典皇家理工学院(Kungliga Tekniska högskolan,KTH)医学X射线技术员Mats Danielsson、天文学家Mark Pearce领导的团队,将原本用于医学成像的某种先进稜鏡光学技术,拿来设计成新型X射线望远镜,以比传统圆柱形镜略高的角度弯曲X射线,能将望远镜的焦距大幅缩小至不到50厘米。

传统X射线望远镜(上)与新型X设限望远镜(下)镜面的设计差异。

这说明如果以新技术打造X射线望远镜,除了体积更小外,其收集的光量会是今天X射线望远镜的千倍以上,此外分辨率也会大幅提升,代表我们可以从照片中看到更多细节,从早期宇宙中看到更遥远的物体,并且有机会从中发现被错过的新物体。

皇家理工学院团队已经开发出新型望远镜的原型设备,目前研究人员正致力于改进镜头和一些传感器、电子设备设计,希望接下来能正式送上太空进行测试。

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