Chociaż takie teleskopy jak należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba posiadają ogromne matryce i przesyłają na Ziemię zdjęcia składające się z wielu megapiskeli, nie tylko maszyny o takich możliwościach fotograficznych są cenne dla naukowców. W kosmosie realizowana jest bowiem misja teleskopu XRISM, który wykorzystuje kamerę o rozdzielczości 36 pikseli. Ta kamera jest bardzo istotnym elementem jego misji, ale dlaczego?
Tylko 36 pikseli?
XRISM to teleskop wystrzelony we wrześniu 2023 roku przy współpracy agencji NASA i JAXA. Teleskop ten wyposażony jest w instrument o nazwie Resolve i to właśnie on zawiera matrycę o rozdzielczości zaledwie 36 pikseli, mierzącej 0,2 na 0,2 cala. Choć mogłoby się wydawać, że jest to matryca bardzo prymitywna w porównaniu do tego, co oferują dzisiejsze pełnoklatkowe aparaty fotograficzne oraz aparaty w smartfonach, to bardzo błędne wrażenie.
Resolve to instrument, który specjalizuje się w wykrywaniu „miękkiego” promieniowania rentgenowskiego – promieniowania o energii 5000 razy większej niż światło widzialne. Dzięki temu jest w stanie obserwować najbardziej gwałtowne i energetyczne zjawiska oraz obiekty we Wszechświecie – supermasywne czarne dziury, rozległe gromady galaktyk, a także następstwa eksplozji supernowych.
Matryca instrumentu Resolve ma tylko 36 pikseli nie bez powodu. Instrument ten pełni bowiem funkcję „mikrokalorymetrycznego spektrometru”. Jego każdy piksel działa niczym miniaturowy termometr, który dokładnie mierzy zmiany temperatury powodowane przez nadchodzące promienie rentgenowskie. Te 36 termometrów dostarcza naprawdę cennych informacji. Każdy piksel to bowiem zasadniczo superczuły detektor. Dzięki temu, że jest w stanie wykryć wspomniane temperatury, pozwala zidentyfikować pierwiastki wchodzące w skład badanego obiektu, a także zdeterminować, czy ten obiekt się od nas oddala, czy też się do nas przybliża.
„Mierząc energię każdego promienia rentgenowskiego, możemy identyfikować pierwiastki znajdujące się w źródle promieniowania z niespotykaną dotąd dokładnością. To jak unikalny chemiczny odcisk palca dla każdego kosmicznego obiektu.”, powiedział Brian Williams, naukowiec NASA pracujący przy projekcie XRISM.
Idealne warunki pracy
Co ciekawe, instrument Resolve nie mógłby oferować tak wielkiej precyzji, gdyby nie zapewniane mu warunki. Resolve działa bowiem w temperaturze -273,1 stopni Celsjusza, czyli bardzo blisko zera absolutnego. Ta temperatura wpływa na dokładność narzędzia, redukując tak zwane szumy termiczne.
Jasne, w samej przestrzeni kosmicznej jest zimno. Tamtejsza temperatura sięga bowiem -270,4 stopnia Celsjusza. Różnica powodowana przez chłodzenie instrumentu Resolve ma jednak znaczenie.
Oczywiście, teleskop XRISM nie dostarczy nam tak widowiskowych zdjęć jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Za sprawą instrumentu Resolve mamy jednak dużą szansę poszerzyć naszą wiedzę na temat zachodzących w kosmosie zjawisk, których inne teleskopy nawet nie są w stanie dostrzec.
Źródło: PetaPixel, fot. tyt. JAXA