Wissenschaftler, die das ferne Universum beobachten, lassen sich manchmal von verschiedenen Kreaturen auf der Erde inspirieren. Jüngstes Beispiel ist das Hummer-Augen-Teleskop, das von chinesischen Wissenschaftlern entwickelt und auf den Markt gebracht wurde.
Die National Astronomical Observatories der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NAOC) haben kürzlich den weltweit ersten Satz großflächiger Röntgenkarten des Himmels vorgestellt, die mit dem Hummeraugenteleskop oder dem Hummeraugen-Bildgeber für Astronomie (LEIA) aufgenommen wurden.
LEIA wurde Ende Juli ins All gebracht und ist ein Weitfeld-Röntgenbildgebungsteleskop, das laut NAOC das erste seiner Art weltweit ist. Mit dem „Hummerauge“ sollen Menschen mysteriöse vorübergehende Ereignisse im Universum effizient beobachten können.
Das besondere Merkmal von LEIA ist, dass es 36 mikroporöse Hummerbrillen und 4 CMOS-Sensoren mit großem Array hat, die alle von China entwickelt wurden. Schon früh entdeckten Biologen, dass sich das Auge des Hummers von dem anderer Tiere unterscheidet. Hummeraugen bestehen aus vielen kleinen quadratischen Röhrchen, die auf das gleiche kugelförmige Zentrum zeigen. Diese Struktur lässt Licht aus allen Richtungen in die Röhren reflektieren und auf der Netzhaut konvergieren, was dem Hummer ein weites Sichtfeld verleiht.
Erstmals in den USA ausprobiert
1979 schlug ein amerikanischer Wissenschaftler vor, das Hummerauge zu simulieren, um ein Teleskop zum Nachweis von Röntgenstrahlen im Weltraum zu schaffen. Diese Idee wurde jedoch lange Zeit nicht verwirklicht, bis die Mikrobearbeitungstechnologie weit genug entwickelt war, um dies zu ermöglichen. Die Forscher entwickelten dann Hummerbrillen, die mit winzigen quadratischen Löchern bedeckt sind, die ein Haar dick sind.
Das Röntgenbildgebungslabor von NAOC begann 2010 mit der Forschung und Entwicklung der Hummeraugen-Röntgenbildgebungstechnologie und hat schließlich einen Durchbruch erzielt. Die neu eingeführte LEIA verfügt nicht nur über die mit Spannung erwartete Hummer-Brille, sondern leistet auch Pionierarbeit bei der Installation von CMOS-Sensoren, die in der Lage sind, hohe spektrale Auflösungen zu verarbeiten.
„Dies ist das erste Mal, dass wir die Anwendung von CMOS-Sensoren für astronomische Röntgenbeobachtungen im Weltraum implementiert haben“, sagte NAOC-Beamter Ling Zhixing. "Dies ist eine bedeutende Innovation in der Detektionstechnologie der Röntgenastronomie."
Bietet Weitwinkelansicht
Ling, der für das LEIA-Projekt verantwortlich ist, sagte, der größte Vorteil des Hummeraugen-Teleskops sei seine Weitwinkelansicht. Laut Ling haben frühere Röntgenteleskope ein Sichtfeld, das von der Erde aus gesehen ungefähr die Größe des Mondes hat, während dieses Hummeraugen-Teleskop eine Himmelsregion von etwa 1.000 Mondengröße abdecken kann.
„Zwölf solcher Teleskope werden auf dem zukünftigen Satelliten der Einstein-Sonde installiert, und ihr Sichtfeld könnte so groß sein wie etwa 10 Monde“, sagt Ling. Wie Ling betont, ist das neu gestartete LEIA ein experimentelles Modul für den Satelliten Einstein Probe, der voraussichtlich Ende 2023 starten wird. Auf dem neuen Satelliten werden dann insgesamt 12 Module installiert.
Das Programm erregte weltweit große Aufmerksamkeit, unter Beteiligung der Europäischen Weltraumorganisation und des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik in Deutschland. „Diese Technologie wird die Röntgenhimmelsüberwachung revolutionieren und demonstriert das starke wissenschaftliche Potenzial der Testmodul-Einstein-Sondenmission“, sagte Paul O'Brien, Leiter der Astrophysik an der School of Physics and Astronomy der University of Leicester.
„Nach mehr als zehn Jahren harter Arbeit ist es uns endlich gelungen, die Beobachtungsergebnisse des Hummeraugenteleskops zu erhalten, und wir sind alle sehr stolz darauf, dass solch fortschrittliche Ausrüstung zur astronomischen Forschung der Welt beitragen kann“, sagte Zhang Chen. Assistant Principal Investigator des Einstein-Probe-Programms. Laut Zhang wird die Einstein-Sonde systematische Untersuchungen des Himmels durchführen, um hochenergetische transiente Objekte im Universum zu verfolgen. Die Mission soll verborgene Schwarze Löcher entdecken und die Verteilung von Schwarzen Löchern im Universum kartieren, um uns bei der Untersuchung ihrer Entstehung und Entwicklung zu helfen.
Die Einstein-Sonde wird auch verwendet, um nach Röntgensignalen von Gravitationswellenereignissen zu suchen und diese zu lokalisieren. Es wird auch verwendet, um Neutronensterne, Weiße Zwerge, Supernovae, frühe kosmische Gammablitze und andere Objekte und Phänomene zu beobachten.
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