Superfici "nascoste" gettano nuova luce sui buchi neri
Presso il suo recentemente ampliato X-ray Pencil Beam Facility (XPBF), l'istituto nazionale tedesco di metrologia sta analizzando la qualità delle caratteristiche chiave del progetto dello specchio per il pianificato International X-Ray Observatory (IXO), che dovrebbe iniziare una dettagliata investigazione dei buchi neri supermassicci nel 2021. IXO, che diventerà il più grande telescopio spaziale per raggi X mai costruito, è uno sforzo congiunto di ESA (Agenzia spaziale europea), NASA (National Aeronautics and Space Administration) e JAXA (Agenzia spaziale giapponese). La missione pianificata dell'IXO si concentra sull'investigazione dei buchi neri supermassicci, un tipo di buchi neri che si pensa si siano formati al principio dell'universo, forse persino prima della formazione delle prime stelle. Nuovi dati riguardanti questi fenomeni dovrebbero quindi fornire agli astronomi preziose informazioni sul nostro passato planetario. IXO darà anche un'occhiata da vicino alle stelle di neutroni e ai buchi neri stellari, che vengono formati dall'esplosione di supernove di stelle particolarmente massicce. La cartografia dei buchi neri da studiare verrà fornita dall'esperimento eROSITA ("Extended Roentgen survey with an imaging telescope array"), una cooperazione russo-tedesca guidata dall'Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre. Programmato per essere lanciato entro i prossimi tre anni, eROSITA perlustrerà i cieli con l'aiuto di sette telescopi per raggi X. Come parte di un compito più vasto, si prevede che trovi approssimativamente 3 milioni di buchi neri. IXO si baserà su questi input decisivi per condurre uno studio sistematico, catturando le radiazioni X di buchi neri molto lontani. Per fare questo, avrà bisogno di uno specchio gigantesco. Considerando la natura specifica delle radiazioni X, questo specchio sarà composto da elementi singoli disposti in modo da riflettere i raggi di traverso, a un angolo estremamente ridotto, e non frontalmente. Il Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), l'istituto nazionale tedesco di metrologia che fornisce servizi scientifici e tecnici, sta testando le caratteristiche chiave di questi componenti. Annunciando il proprio intervento il 27 settembre 2010, il PTB ha descritto i particolari del design dello specchio: "IXO avrà un singolo specchio con una superficie di raccolta di circa 3m2 (metri quadrati), una lunghezza focale di 20 metri (m) e una risoluzione angolare di meno di 5 secondi d'arco. A causa della necessaria incidenza radente della radiazione, l'intera superficie dello specchio deve essere di approssimativamente 1300m2." Questo specchio verrà costruito utilizzando wafer di silicio, che si trovano in commercio, molto ben lucidati e progettati con delle nervature che permettono di impilarli in blocchi rigidi. "Grazie a questo," fa notare il PTB, "si formano fori con una sezione trasversale di circa 1mm2 in cui la radiazione viene riflessa sulla superficie del rispettivo wafer inferiore." L'istituto, che sta analizzando la superficie riflettente dei singoli fori, aggiunge che "riguardo agli errori tangenti e alla ruvidità, la qualità di queste superfici "nascoste" non può essere investigata come al solito dall'alto, ma deve essere determinata con la geometria dell'impiego previsto, con la riflessione dei raggi X ad angoli di incidenza radente di circa 1°." Verrà impiegato un fascio monocromatico a matita con un diametro di 50 micrometri e una divergenza inferiore a 1 secondo d'arco. Le infrastrutture necessarie sono ora disponibili presso il recentemente ampliato X-ray Pencil Beam Facility (XPBF) del laboratorio di radiazione di sincrotrone dell'istituto al BESSY II a Berlino-Adlersdorf, Germania. "Esso caratterizzerà i sistemi di lenti per raggi X per IXO a tre diversi livelli di energia fotonica, ovvero a 1keV [Kilo-elettronvolt], 2,8keV e 7,6keV, " ha annunciato il PTB. "I sistemi di lenti possono essere regolati o fatti ruotare con un robot esapode nel vuoto con riproducibilità di 2 micrometri o inferiori a 1', rispettivamente. Il fascio diretto e quello riflesso vengono registrati con un sensore a risoluzione spaziale basato su CCD (charge-coupled device) a una distanza di 5 o 20m dal sistema di lenti. Per questa ultima distanza, che corrisponde alla distanzia focale voluta del IXO, è stato implementato un movimento verticale del sensore CCD di oltre 2m." Una serie iniziale di test è stata condotta a maggio 2010, e ulteriori test sono programmati per novembre 2010.
Paesi
Germania, Giappone, Russia, Stati Uniti