Новая рентгеновская камера сможет различить десятки тысяч "оттенков" рентгеновского излучения
В настоящее время группой исследователей, в состав которой входят и исследователи из НАСА, ведется создание новой современной рентгеновской камеры, которая будет способна собирать чрезвычайно подробную информацию об самых высокоэнергетических событиях и явлениях, происходящих в глубинах Вселенной. Новая микрокалометрическая камера будет недисперсионным спектрометром, который использует принцип энергетического равновесия для измерения энергии рентгеновских фотонов, несущих фиксированное количество энергии и нагревающих чувствительные элементы датчиков на строго определенную температуру.
Окончательная разрешающая способность камеры-калориметра определяется тем, насколько точно может быть измерен температурный "импульс" на фоне тепловых шумов самого устройства. Для снижения влияния тепловых шумов практически все спектрометры, созданные за последние три десятилетия, работают при сверхнизких температурах порядка 0.1 К. И, несмотря на ряд усовершенствований и оптимизации используемых технологий, ситуация с низкой разрешающей способностью и не очень высокой чувствительностью датчиков кардинально не изменилась.
В новой камере X-ray Integral Field Unit (X-IFU) будет использована матрица из чувствительных элементов, находящихся на границе перехода к сверхпроводимости (superconducting transition edge sensor, TES). Эти датчики, разработанные специалистами НАСА, представляют собой матрицы микроскопических термометров из молибдена и золота, которые обеспечивают энергетическую разрешающую способность в 2.5 электронвольта.
Начиная с прошлого года, специалисты НАСА, совместно со специалистами из Института космических исследований SRON (Нидерланды), работают над созданием опытного образца TES-датчика, разрешающая способность которого будет составлять несколько тысяч пикселей. Для создания этого датчика используется весь опыт и знания, приобретенные во время создания первого образца подобного датчика с 32 пикселями. Несмотря на малую разрешающую способность, первый датчик продемонстрировал максимальную энергетическую разрешающую способность в 2.55 эВ, а средняя разрешающая способность составляла 6 эВ. В новом же датчике для камеры X-IFU будут использованы "пиксели" нескольких разных типов, отличающихся по температуре точки перехода и габаритными размерами, плюс технология частотного мультиплексирования, что позволит увеличить энергетическую разрешающую способность этой камеры.
Согласно планам, первый опытный образец датчика камеры X-IFU должен быть создан в следующем году, после чего будут проведены его испытания. И если эти испытания пройдут успешно, то исследователи приступят к созданию настоящего датчика, который будет установлен в новой рентгеновской камере.
Космические явления, в ходе которых возникает рентгеновское излучение, сопровождают процессы развития, формирования космических структур совершенно различного масштаба, начиная от масштаба отдельных небольших черных дыр и заканчивая масштабами огромных скоплений галактик. Новая камера, которая будет способна разложить на спектр поступающее рентгеновское излучение, что позволит определить плотность и температуру, ионный состав и скорости движения скоплений материи. Такие "рентгеновские" данные, скомбинированные с данными от других видов наблюдений, позволят ученым изучить во всех подробностях динамику процессов и явлений, происходящих как в пределах останков от взрыва единственной сверхновой, так и происходящих при взаимодействии соседних скоплений галактик.
