親子觀星會

https://technews.tw/2019/06/21/prism-lens-kth-x-rays-space-telescope-cxo-xmm-focal-length/

一種原本用在醫學成像的光學技術，現在被天文學家拿來設計成新型 X 射線太空望遠鏡，將能讓望遠鏡看得更遠、更清晰，解決過去設備的分辨率與焦距問題，並且焦距從 10 公尺縮減至不到 50 公分。


X 射線望遠鏡是觀測太空中各種輻射 X 射線天體的利器，比如 X 射線雙星系統（其中一顆為緻密星，通常是中子星或黑洞）、脈衝星、伽瑪射線暴的 X 射線餘輝、太陽耀斑、超新星爆炸遺骸、活躍星系核（AGN）、黑洞、星系團中的高溫氣體與暗物質等。

目前最有名的 2 個 X 射線天文衛星為：美國太空總署（NASA）的錢卓拉 X 射線天文台（Chandra X-ray Observatory，CXO），以及歐洲太空總署（ESA）的 XMM-牛頓衛星（X-ray Multi-Mirror Newton），前者具有極高的空間解析度（小於 1 角秒）和較寬的能段（0.1-1keV），後者則具有非常高的譜解析度，它們是 21 世紀初 X 射線天文學主要的觀測設備，領先取得大批重要研究成果。

不過 X 射線天文望遠鏡也有許多缺點，首先 X 射線無法穿透地球大氣層，所以 X 射線望遠鏡只能送上太空，成本高昂；其次，由於 X 射線能穿透物質，不能像可見光或無線電波那樣被反射或折射，也因此 X 射線望遠鏡很難聚焦，分辨率和焦距是個大問題。

所以 X 射線望遠鏡並非使用一般的透鏡或反射鏡，而是曲面鏡或嵌套的圓柱形鏡，藉由讓 X 射線以非常小的角度彎曲來聚焦 X 射線，雖然這道解決方法不錯，但結果是望遠鏡的焦距很長，比如錢卓拉 X 射線望遠鏡的焦距長達 10 公尺。

不過由瑞典皇家理工學院（Kungliga Tekniska högskolan，KTH）醫學 X 射線技術員 Mats Danielsson、天文學家 Mark Pearce 領導的團隊，將原本用於醫學成像的某種先進稜鏡光學技術，拿來設計成新型 X 射線望遠鏡，以比傳統圓柱形鏡略高的角度彎曲 X 射線，能將望遠鏡的焦距大幅縮小至不到 50 公分。

(https://img.technews.tw/wp-content/uploads/2019/06/21171905/X-ray-space-telescope-design.jpg)

傳統 X 射線望遠鏡（上）與新型 X 設限望遠鏡（下）鏡面的設計差異。（Source：瑞典皇家理工學院）

這說明如果以新技術打造 X 射線望遠鏡，除了體積更小外，其收集的光量會是今天 X 射線望遠鏡的千倍以上，此外分辨率也會大幅提升，代表我們可以從照片中看到更多細節，從早期宇宙中看到更遙遠的物體，並且有機會從中發現被錯過的新物體。

皇家理工學院團隊已經開發出新型望遠鏡的原型設備，目前研究人員正致力於改進鏡頭和一些感測器、電子設備設計，希望接下來能正式送上太空進行測試。這項新技術首度在《自然-天文學》（Nature Astronomy）期刊曝光。