Ученые предложили технологию, которая позволит космическим телескопам точнее определять координаты далеких гамма-всплесков — самых мощных взрывов во Вселенной. Разработка ориентирована на будущую миссию HiZ-GUNDAM и инструмент широкого поля зрения EAGLE, предназначенные для поиска вспышек, возникших в эпоху формирования первых звезд и галактик.
Гамма-всплески возникают внезапно, «без предупреждения», и быстро затухают, поэтому астрономам необходимо почти мгновенно определить их координаты, чтобы другие телескопы успели изучить послесвечение. Особенно ценны самые далекие события — они позволяют исследовать раннюю Вселенную и понять, как формировались первые тяжелые элементы.
Оптика по принципу «глаза омара»
Исследователи разработали метод точной настройки так называемой lobster-eye оптики — системы 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 используется девять сегментов оптики, размещенных на изогнутой поверхности. Даже небольшое смещение ухудшает точность локализации. С помощью моделирования ученые определили, что допустимое отклонение должно быть менее пяти угловых минут.
После расчетов команда испытала реальные сегменты на рентгеновском луче, подобрала наиболее близкие по параметрам элементы и выровняла их с помощью микродвигателей, корректируя наклон в реальном времени. В результате удалось добиться требуемой точности почти по всему полю зрения. Это открывает путь к созданию полноценной многомодульной системы.
Значение для космологии
Если инструмент EAGLE достигнет целевых характеристик, миссия HiZ-GUNDAM сможет быстро идентифицировать и локализовывать далекие гамма-всплески и передавать координаты другим обсерваториям. Это позволит исследовать первые поколения звезд и процессы формирования химических элементов во Вселенной.
По словам руководителя работы Хацунэ Гото, полученные результаты демонстрируют реализуемость точной юстировки сегментированной оптики и дают практические рекомендации для космических инструментов будущего.
О том, как ищет гамма-всплески китайский зонд «Эйнштейн», мы рассказали здесь.
