Ученые создали метод высокоточной настройки рентгеновской оптики, который обеспечит более быстрое обнаружение удаленных гамма-всплесков и позволит изучать первые звезды в ранней Вселенной.
Исследователи предложили технологию, которая позволит космическим телескопам более точно определять местоположение удаленных гамма-всплесков — самых мощных взрывов во Вселенной. Эта разработка предназначена для будущей миссии HiZ-GUNDAM и инструмента с широким полем зрения EAGLE, который будет использоваться для поиска вспышек, произошедших в эпоху формирования первых звезд и галактик.
Гамма-всплески появляются внезапно, «без предупреждения», и быстро угасают, поэтому астрономам необходимо почти мгновенно находить их координаты, чтобы другие телескопы успели изучить послесвечение. Особенно ценны самые удаленные события — они позволяют исследовать раннюю Вселенную и понять, как образовывались первые тяжелые элементы.
Оптика по принципу «глаза омара»
Исследователи разработали метод точной настройки так называемой оптики «глаза омара» — системы, состоящей из микропористых стеклянных пластин. Рентгеновские лучи отражаются от внутренних стенок каналов и формируют на детекторе характерное крестообразное изображение, по которому определяется направление к источнику вспышки.
В одном из модулей EAGLE имеется девять сегментов оптики, расположенных на изогнутой поверхности. Даже небольшое смещение может ухудшить точность определения местоположения. С помощью моделирования ученые установили, что допустимое отклонение должно составлять менее пяти угловых минут.
После проведенных расчетов команда испытала реальные сегменты на рентгеновском луче, подобрала наиболее подходящие элементы и выровняла их с помощью микродвигателей, корректируя наклон в реальном времени. В результате удалось достичь необходимой точности почти по всему полю обзора. Это открывает возможности для создания полноценной многомодульной системы.
Значение для космологии
Если инструмент EAGLE достигнет проектных характеристик, миссия HiZ-GUNDAM сможет быстро идентифицировать и локализовывать удаленные гамма-всплески, передавая координаты другим обсерваториям. Это позволит изучать первые поколения звезд и процессы формирования химических элементов во Вселенной.
По словам руководителя работы Хацунэ Гото, полученные результаты подтверждают возможность точной юстировки сегментированной оптики и предлагают практические рекомендации для будущих космических инструментов.