The stacked prism lens - Ny optik för röntgenastronomi

Röntgenstrålning från Universum absorberas i jordens atmosfär. Detta är bra för oss på jorden, men försvårar för astronomiska observationer som måste utföras högt upp i atmosfären eller i rymden. När vi observerar Universum med röntgenteleskop ser vi det från dess mest extrema sida: vi ser svarta hål, extremt kompakta neutronstjärnor, jetstrålar och kraftfulla explosioner.

Vår kunskap om röntgenstrålning från dessa extrema delar av Universum begränsas dock starkt av den teknik som används i nuvarande teleskop. Röntgenstrålning är svår att fokusera, vilket leder till att man måste bygga stora och tunga teleskop, som ändå har betydligt sämre prestanda än ganska små teleskop för synligt ljus. Vårt mål är att komma runt dessa problem genom att använda en helt ny teknologi för röntgenteleskop. Tekniken baseras på “Stacked Prism Lens (SPL)” och innebär att ringar av mikrofabricerade prismor används för att fokusera röntgenstrålningen. Den största fördelen är att fokallängen blir mycket kortare (mindre än 0.5 m, jämfört med ca 10 m för dagens teleskop). Detta gör att man enkelt kan bygga ett teleskop som kan samla in mer än tusen gånger så mycket ljus som dagens teleskop! En annan stor fördel är att teleskopet ger en helt överlägsen spatial upplösning, vilket gör att man kan se fler detaljer i de bilder man tar. Detta är viktigt för att kunna göra korrekta fysikalisk tolkningar.  

En första prototyp för SPL har redan konstruerats på KTH och testats i laboratorium med mycket lovande resultat. Under det här projektet kommer vi att ta steget från denna labb-prototyp till en andra generations SPL vilket kommer att prestera i linje med förvantningar från simuleringar. Vi gör detta med hjälp av 3D-mikrofabrikation processer som nanoimprint litografi och 
“two-photon polymerisation nano-printing”. Dessa processor är mycket lämplig för den mass produktion vilket behovs för ett framtida rymdteleskop.
   
Ett framtida rymdteleskop baserat på SPL-teknik har potential att revolutionera röntgenastronomin. Den kraftigt förbättrade förmågan att samla in ljus kommer leda till att man kan se mängder av objekt som är för ljussvaga för att detekteras med nuvarande teleskop. Vi kommer att se extremt avlägsna objekt i det tidiga universum och få den fullständiga bilden av fenomen där vi just nu bara ser toppen av isberget. Med största sannolikhet kommer vi också upptäcka helt nya objekt som aldrig förut har observerats i röntgen.

Dnr
2023-00308
Projektledare
Mark Pearce
Organisation
Kungliga tekniska högskolan, KTH
2024
1 148 kkr
2025
1 693 kkr
2026
1 774 kkr
2027
1 440 kkr
Total beviljat bidrag
6 055 kkr