Uma equipe liderada por cientistas da Universidade Metropolitana de Tóquio criou uma ótica leve sem precedentes para telescópios espaciais de raios-X, quebrando o compromisso tradicional entre resolução angular e peso. Eles usaram a tecnologia Micro Electro-Mechanical System (MEMS), criando padrões intrincados em pastilhas de silício que poderiam direcionar e coletar raios-X. Ao recozimento e polimento, eles perceberam recursos ultra-nítidos que poderiam rivalizar com o desempenho dos telescópios existentes por uma fração do peso, custando significativamente menos para o lançamento.
A astronomia de raios-X é uma ferramenta vital que ajuda os cientistas a estudar e classificar a ampla gama de corpos celestes que emitem e interagem com os raios-X, incluindo o nosso planeta. Mas há um problema:a maior parte da radiação de raios-X é absorvida em nossa atmosfera, o que significa que telescópios e detectores precisam ser lançados no espaço. Com isso vem toda uma série de limitações, em particular, o quão pesado o dispositivo pode ser.

Uma das principais características de toda óptica de observação astronômica é sua resolução angular, ou o ângulo que duas fontes de luz podem fazer com um detector e ainda serem identificadas individualmente. O problema com a óptica convencional de raios X é que, para alcançar resoluções mais altas, os dispositivos ficam cada vez mais pesados. Isso torna o lançamento deles no espaço muito caro. Mesmo para o telescópio Hitomi lançado em 2016, considerado inovador e leve, o peso efetivo era de 600 kg por metro quadrado de área efetiva.

Agora, uma equipe liderada pelo Professor Associado Yuichiro Ezoe e Aoto Fukushima rompeu essa troca ao projetar uma unidade de alto desempenho pesando apenas 10 kg por metro quadrado. Eles usaram a tecnologia Micro Electro-Mechanical Systems (MEMS), uma técnica projetada para fazer atuadores mecânicos microscópicos, para modelar projetos nítidos e intrincados em pastilhas de silício que podem direcionar e coletar raios-X. O projeto em si segue a geometria Wolter I dos telescópios de raios-X existentes, uma matriz concêntrica de fendas em forma de anel de árvore que podem empurrar os raios-X que entram através de uma estreita faixa de ângulos e coletá-los em um ponto.

Notavelmente, a equipe refinou o próprio padrão. Depois de gravar as fendas usando uma técnica chamada Deep Reactive ion Etching (DRIE), eles descobriram que havia uma rugosidade na superfície dos padrões que poderiam manchar a coleção de raios-X, diminuindo efetivamente a resolução. Eles recozeram o padrão, aplicando calor em um dispositivo especial por tempos sem precedentes. Com um recozimento progressivamente mais longo, os átomos de silício na superfície dos padrões foram capazes de se mover mais, arredondando qualquer rugosidade e melhorando a resolução angular do telescópio. Isto foi seguido por moagem e polimento químico para endireitar as bordas arredondadas das próprias fendas.

É importante ressaltar que o desempenho relatado pela equipe coincide com o dos telescópios que já estão em ação. Seu peso o torna particularmente adequado para a missão GEO-X, um satélite projetado para visualizar a magnetosfera da Terra. A equipe está buscando o peso total incrivelmente baixo de 50 kg, um avanço tecnológico que pode ver futuras missões enviadas para órbita a custos incomparavelmente mais baixos.

Os resultados de sua pesquisa são publicados em Optics Express . + Explorar mais

O design radicalmente diferente do telescópio oferece uma visão mais profunda do espaço