A Chandra X-Ray Observatory egy NASA távcső, amely a fekete lyukakra, kvazárokra, szupernóvákra és hasonlókra néz - az univerzum minden nagy energiaforrására. Ez a kozmosz egyik oldalát mutatja, amely az emberi szem számára láthatatlan.
A több mint egy évtizedes szolgálatot követően az obszervatórium segített a tudósoknak világra hozni az univerzum működését. Figyelték a galaxisok összecsapását, megfigyelt egy fekete lyukat kozmikus hurrikánszelekkel, és felpillantott egy szupernóvára, amely robbanás után kifelé fordult.
A távcső, amelyet a NASA egyik nagy csillagvizsgálójának számláztak, a Hubble űr-távcsővel, a Spitzer-űrtávcsővel és a Compton Gamma Ray-csillagvizsgálóval együtt, az ügynökség közkapcsolatok eszközeként is szolgált. Képekjét a NASA gyakran használja a sajtóközleményekben.
Chandra egyik figyelemre méltóbb képe a kozmikus „kéz”, amely fényes köd felé nyúlik, bár a tudományos magyarázat egészen más. [Galéria: Csodálatos fotók a NASA Chandra X-Ray Observatory-tól]
Chandra fejlesztése
A röntgencsillagászat különösen kihívást jelent, mivel a sugárzás megfigyeléséhez el kell hagynia a Föld légkörét. Az első röntgen megfigyelések átmeneti jellegűek voltak, perc alatt zajló rakéta repülésekkel, vagy akár néhány órán keresztül sztratoszférikus ballonban.
1962-ben az olasz-amerikai csillagász Riccardo Giacconi és csapata rakétát küldött egy röntgendetektorral, és felfedezte az első csillagröntgen-forrást. Giacconi természetesen vágyott további kutatások elvégzésére.
Terve alapján a NASA elindította az első röntgen-távcsövet: Uhuru, amelyet Kis Asztronómiai Műhold-1 néven is ismertek. A pályán több mint két évig maradt, és felfedezte a fekete lyuk első jeleit. Csapatának egy másik ötlete - az Einstein Observatory - 1978-tól 1981-ig repült. Ez volt az első röntgen-távcső, amely képeket tudott készíteni.
Giacconi, a röntgen csillagászatban már megalapozott hatóság, összeállt a Smithsonian Harvey Tananbaummal, hogy javaslatot tegyen egy erősebb obszervatóriumra. A továbbfejlesztett röntgen-asztrofizikai eszköznek nevezték, célja az volt, hogy "nagy felbontású képeket és röntgenforrások spektrumait" készítsék.
A távcsövet először 1976-ban javasolták. A munka az 1980-as években haladt, és a távcsövet 1992-ben (a tükrök és műszerek csökkentésével) újrakonfigurálták, hogy pénzt takarítsanak meg, és alkalmassá tegyék az indítását shuttle segítségével. Röviddel az indulás előtt a távcsövet Nobel-díjas és az asztrofizikus Subrahmanyan Chandrasekhar után Chandra-nak nevezték át.
A Chandra 1999. július 23-án indította el a Columbia űrrepülőgép hasznos teherboltját, amely a legnagyobb műholdas összeköttetés, amelyet a transzfer valaha elindított. Alig nyolc órával azután, hogy Columbia eljutott az űrbe, Chandra elhagyta a shuttle menedéket és elrohant. A vezérlők számos változtatást végeztek Chandra pályáján az elkövetkező napokban.
A véglegesítés során Chandra elliptikus pályán volt a Föld körül, körülbelül 9 940 mérföld (16 000 kilométer) és 82 650 mérföld (133 000 kilométer) távolságra volt a Földtől. A zenitje során Chandra körülbelül egyharmada a Földtől a holdig tartó távolságig. Ez lehetővé teszi, hogy 52 órán keresztül megfigyeléseket készítsen, mielőtt elveszítené a célt.
Ami a Giacconit, a Chandra régóta bajnokát illeti? 2002-ben Nobel-díjat kapott úttörő munkája miatt a röntgen-csillagászatban. Kollégája, Tananbaum, 1991-ben a Chandra Röntgenközpont igazgatójává vált.
Célok az első fény után
Az "első fény", vagy amikor Chandra először nyitotta meg teleszkópos szemét az űrre, 1999. augusztus közepén került sor. Az egyik első képe Cassiopeia A volt, egy csillag maradványai, amelyek felrobbantak egy szupernóvában, amelyet Tycho Brahe látott. 1572.
A kép csinos volt, de ennél is fontosabb, hogy Chandra már a Cassiopeia A története felé kutatott. "A tudósok bizonyítékokat láthatnak arról, hogy mi lehet egy neutroncsillag vagy fekete lyuk a központ közelében" - írta a NASA 1999. augusztus sajtóközleményében.
Ugyanebben az évben a csillagászok 2006-ban kiadtak egy papírt Asztrofizikai folyóiratok megbeszéljük azokat az elemeket, amelyeket Chandra talált a csillagot körülvevő gázban. Az eredmények között volt a kén, a szilícium és a vas, amelyek robbantottak ki a csillag belsejéből.
A csillagok életük során hajlamosak elégetni hidrogénüket és héliumjukat; mire ezek az elemek megolvadtak, a csillag hőmérséklete a robbanás előtt több milliárd fokot ért el Fahrenheit fokban.
Egy másik Chandra korai célpontja a Rák-köd volt, amely először mutatott egy gyűrűt, amely a pulzár csillagot körözteti a köd közepén. Korábban Hubble kémkedett a neutronot körülvevő anyagokra, de a gyűrű teljesen új dolog volt.
"Sokat kellene mondania nekünk arról, hogy a pulzárból származó energia hogyan jut el a ködbe" - mondta Jeff Hester, az arizonai állami egyetem professzora egy szeptemberi sajtóközleményben. "Ez olyan, mint megtalálni az erőmű és az izzó közötti átviteli vonalakat."
A fekete lyuk kezdete
Második működési évében Chandra lendületet kapott. Rendszeres frissítések jelentek meg a távcső vizsgálatairól: az Orion-ködbe ágyazott röntgen sugárzó csillagok, a szomszédainak gömbölyödésével növekvő galaxis és a babacsillagok bizonyítéka.
A távcső a fekete lyukakkal kapcsolatos felfedezések sorozatát is elindította. Feltételezett, hogy egy 2. típusú kvazár fekete lyuk röntgen sugarak egy vastag anyag mögött, amely korábban elrejtette a fekete lyuk létezését.
Később a tudósok bejelentették egy lehetséges újfajta fekete lyukat az M82 galaxisban. A tudósok nyolc hónapos megfigyelések szerint a fekete lyuk evolúciós stádiumot képviselhet a csillagokból kialakult kis fekete lyukak és a galaxisok középpontjában rejlő sokkal masszívabb lyukak között.
"Az M82 fekete lyuk legalább 500 nap tömegét a hold méretű régiókba csomagolja" - írta a NASA 2000. szeptemberében.
"Egy ilyen fekete lyuk létrehozásához szélsőséges körülmények szükségesek, például a 'hipersztár' összeomlása vagy sok fekete lyuk összeolvadása."
Lehetséges sötét anyag és egyéb eredmények
A csillagászok folyamatosan vadásznak a "sötét" anyaggal kapcsolatban, amelyről azt gondolják, hogy gyakorlatilag láthatatlan anyag, amely az univerzum legnagyobb részét teszi ki. Eddig csak a gravitáció révén tudtuk felismerni.
2006-ban egy csillagászok egy csoportja több mint 100 órát töltött a Chandra segítségével az 1E0657-56 galaxis klaszter megfigyelésére, amely galaxis klaszter ütközése során gázt tartalmaz. Chandra megfigyeléseit számos más obszervatórium megfigyelésével kombináltuk.
A kutatók megvizsgálták a galaxisfürtnek a gravitációs lencsére gyakorolt hatását, amely ismert módszer szerint a gravitáció eltorzítja a háttér galaxisok fényét. A gravitáció megfigyelései azt mutatták, hogy a normál és a sötét anyag szétesett egymástól a galaxis ütközésekor.
Amíg a sötét anyag keresése folytatódik, Chandrát használtak más hiányzó anyag keresésére. 2010-ben a kutatók Chandrát és az Európai Űrügynökség XMM-Newton obszervatóriumát használták fel, és egy földgáztárolót vizsgáltak a Földtől körülbelül 400 millió fényév távolságban lévő galaxisok fala mentén.
A tudósok bizonyítékokat találtak a baryonokról, amelyek elektronok, protonok és más részecskék, amelyek az univerzum nagy részén található anyagot alkotják. A kutatók azt gyanították, hogy a gáz jelentős mennyiségű anyagot tartalmaz.
Amíg a tudósok továbbra is vizsgálják az anyag természetét, Chandra továbbra is lenyűgöző képeket készít, amelyek szintén felfedik az univerzum felépítését. Ezek a képek tartalmazzák a bolygó-ködök felmérését és a gyorsan növekvő galaxiscsoportot, valamint a nagy Magellán-felhőben található "superbuborékot".
2013-ban Chandra rekordszintes kitörést észlelt a Tejút szupermasszív fekete lyukából, Nyilas A * vagy Sgr A * néven ismert tárgyból. Abban az időben a csillagászok megfigyelték, hogy az Sgr A * miként reagálna arra, amelyet akkor feltételeztek szerint gázfelhő, de később egy kompakt tárgyat körülvevő felhőként határoztak meg. Míg a G2 nem készítette a tudósok által remélt tűzijátékot, a tudósok egy olyan nagy fényszórót észleltek, amely 400-szor fényesebb volt, mint a fekete lyuk normál nyugalmi állapota, háromszor fényesebb, mint az előző rekordőr.
"Ha egy aszteroidát széttöredenek, akkor néhány órára a fekete lyuk körül megy keresztül - mint például a nyílt csatornába kerülő víz -, mielőtt beleesne." - mondta Fred Baganoff a Massachusetts Technológiai Intézetéből, Cambridge, Massachusetts. . "Ilyen hosszú ideig láttunk utoljára a legfényesebb röntgenfényt, tehát ez egy érdekes nyom, amelyet figyelembe kell vennünk."
Egy másik elmélet azt sugallja, hogy a G2 mágneses mező vonalai összegabalyodtak, amikor az Sgr A * felé áramlottak. A terepi vonalak időnkénti újrakonfigurálása fényes röntgen kitörést eredményez, amely hasonló a napon látható mágneses fáklyákhoz.
2017-ben a Chandra egyike volt azoknak a műszereknek, amelyek nagy energiájú fényt bocsátottak ki a két összeolvadó neutroncsillag által okozott erős robbanásból. A Nemzeti Tudományos Alapítvány Lézer-interferométer gravitációs hullámok megfigyelőközpontjával (LIGO) végzett megfigyelések észlelték az ütközéshez kötött gravitációs hullámokat, arra ösztönözve a tudósokat, hogy vadásszanak a robbanás utóhatásainak jeleit.
"Ez rendkívül izgalmas tudomány" - mondta Paul Hertz, a NASA asztrofizikai osztályának igazgatója. "Most először láttuk ugyanazon esemény által előidézett fény- és gravitációs hullámokat. A gravitációs hullámforrás fényének felismerése olyan esemény részleteit tárta fel, amelyeket nem csak gravitációs hullámok alapján lehet meghatározni. A hihetetlen a tanulmány sok obszervatóriumban. "
Chandra még az emberek felkészítésében is segítséget nyújt más csillagrendszerek felé tett utakhoz. 2018-ban a Chandra bejelentette az Alpha Centauri, a naphoz legközelebbi csillagrendszer egy évtizedes tanulmányának eredményeit. A hármas csillagrendszer alig több mint négy fényévre fekszik a Földtől, és olyan projektek célpontja, mint a Breakthrough Starshot, amelynek célja, hogy nanokötőelemeket küldjön a rendszerbe a potenciális élet keresése érdekében. A rendszer megfigyelése után a Chandra adatai azt mutatták, hogy az Alpha Centauri A körüli röntgenbombázás valamivel jobb, mint a nap, és csak kissé rosszabb az Alpha Centauri B. környékén.
"Ez nagyon jó hír az Alpha Cen AB számára, tekintettel arra, hogy bármelyik bolygójukon életük képes a csillagok sugárzásainak túlélésére" - nyilatkozta Tom Ayres, a Colorado Boulder Egyetem kutatója. "Chandra megmutatja nekünk, hogy az életnek harci esélyt kell kapnia ezen csillagok körül elhelyezkedő bolygókon."
A Chandra küldetése, amely eredetileg várhatóan öt évig tartott, majd legalább tízre meghosszabbította, több mint 18 éves művelet után továbbra is erős. Roger Brissenden, a Chandra menedzserje és repülési igazgatója egy, a Space.com-szal folytatott 2010-es interjúban elmondta, hogy a műszernek elegendő erő és hajtómű-tartalék van ahhoz, hogy "legalább 2018-ig" tartson.
"Több tíz évig elegendő üzemanyag van" - mondta Brissenden. "A 20 éves küldetés elérhető lesz."
További források
- A 10 legfontosabb tény a Chandráról
- Hol van a Chandra Röntgen Megfigyelő Intézet?
- Chandra Blog
