東京大学と名古屋大学、夏目光学㈱からなる研究グループは、1マイクロメートルを上回る高い精度でX線望遠鏡用の高精度筒形ミラーを作製する技術を確立した。X線望遠鏡開発の低コスト化などにつながりそうだ。
宇宙X線観測用の望遠鏡では、特殊な筒形ミラー「ウォルターミラー」が用いられる。このミラーは円筒形の内面にナノメートルオーダでの鏡面加工を必要とするため、その作製は困難であった。
新しい作製技術ではまず、ガラス製の型「マンドレル」を作製する。次に、電気めっきの原理で、マンドレルの表面を覆う厚さ0.5~2ミリの殻を作る。これをマンドレルから引き抜くと表面形状が殻の内側にコピーされ、円筒形のウォルターミラーが完成する。マンドレルは繰り返し使用できるため、たくさんのミラーを効率よく作れるという。
今回の研究では、太陽観測ロケット実験FOXSI-4のX線望遠鏡に用いられる直径60ミリ、長さ200ミリのウォルターミラーを製造。ミラーの精度の指標の1つである二乗平均平方根(RMS)形状誤差を求めたところ、0.3マイクロメートルというこれまでにない高い精度で作製されていることが分かった。
望遠鏡に搭載した性能をシミュレーションしたところ、約12秒角(約0.003 度)の解像度を期待できると判明。これは、過去に開発されたX線望遠鏡の性能に比肩するものだ。さらに、同一のマンドレルから3つのミラーを作製することに成功。開発した電鋳(でんちゅう)プロセスがミラー作成における有力な手法の1つであると実証された。
研究グループは「高効率な作製手法であるため、X線望遠鏡開発の低コスト化や新しい観測技術のアイデアの実現に貢献する」としている。