Chandra X-Ray Observatory er et NASA-teleskop, der ser på sorte huller, kvasarer, supernovaer og lignende - alle kilder til høj energi i universet. Det viser en side af kosmos, der er usynlig for det menneskelige øje.
Efter mere end et årti i tjeneste har observatoriet hjulpet forskere med at skimte universet i aktion. Den har set galakser kollidere, observeret et sort hul med kosmiske orkanvinde og skimtet en supernova, der vendte sig indad og ud efter en eksplosion.
Teleskopet - faktureret som en af NASAs store observatorier sammen med Hubble-rumteleskopet, Spitzer-rumteleskopet og Compton Gamma Ray-observatoriet - har også været et PR-værktøj for agenturet. Dens billeder bruges ofte af NASA i pressemeddelelser.
Et af Chandras mere bemærkelsesværdige billeder er af hvad der ser ud til at være en kosmisk "hånd", der når frem til en lys tåge, selvom den videnskabelige forklaring er en helt anden. [Galleri: Fantastiske fotos af NASAs Chandra X-Ray Observatory]
Udvikler Chandra
Røntgenstronomi er især udfordrende, fordi du er nødt til at efterlade jordens atmosfære for at observere strålerne. De første røntgenobservationer var flygtige og fandt sted i minutter lange klingende raketflyvninger, eller måske i et par timer i en stratosfærisk ballon.
I 1962 sendte den italienske-amerikanske astronom Riccardo Giacconi og hans team en raket med en røntgendetektor ovenpå og opdagede den første kilde til stjernernes røntgenbilleder. Giacconi var naturligvis ivrig efter at forske mere.
Baseret på hans design lancerede NASA det første røntgenteleskop: Uhuru, der også blev kendt som Small Astronomical Satellite-1. Det forblev i kredsløb i mere end to år og opdagede de første tegn på et sort hul. En anden af hans holds ideer - Einstein-observatoriet - fløj fra 1978 til 1981. Dette var det første røntgen-teleskop, der kunne tage billeder.
Giacconi, nu en etableret autoritet i røntgenstronomi, samarbejdede med Smithsonian's Harvey Tananbaum for at foreslå et mere magtfuldt observatorium. Døbt den avancerede røntgen-astrofysikfacilitet, var dens mål at tage "højopløsningsbilleder og spektre af røntgenkilder," ifølge Harvard University.
Teleskopet blev første gang foreslået i 1976. Arbejdet fortsatte i 1980'erne, og teleskopet blev konfigureret igen i 1992 (ved at reducere spejle og instrumenter) for at spare penge og gøre det egnet til at starte med shuttle. Kort før lanceringen blev teleskopet omdøbt til "Chandra" efter nobelprisvinderen og astrofysiker Subrahmanyan Chandrasekhar.
Chandra lancerede 23. juli 1999 fra nyttelastbugt med rumfærgen Columbia, den største satellit, som skiben nogensinde er lanceret. Bare otte timer efter, at Columbia nåede plads, forlod Chandra rumfærgen og raket væk. Kontrollører foretog flere justeringer af Chandras bane i de kommende dage.
Da den blev afsluttet, befandt Chandra sig i en elliptisk bane rundt om Jorden, lige fra ca. 9.940 miles (16.000 kilometer) til 82.650 miles (133.000 kilometer) fra Jorden. På sit højeste niveau er Chandra cirka en tredjedel så langt som afstanden fra Jorden til månen. Dette giver den mulighed for at foretage observationer i så længe som 52 timer, før den mister sit mål.
Hvad angår Giacconi, den mangeårige mester i Chandra? Han delte en Nobelpris for sit banebrydende arbejde inden for røntgenastronomi i 2002. Hans kollega Tananbaum blev direktør for Chandra røntgencenter i 1991, en stilling han stadig har i dag.
Mål efter første lys
"Første lys", eller første gang Chandra åbnede sine teleskopiske øjne for rummet, fandt sted i midten af august 1999. Et af dets første billeder var af Cassiopeia A, resterne af en stjerne, der eksploderede i en supernova, der blev vidnet af Tycho Brahe i 1572.
Billedet var smukt, men endnu vigtigere var Chandra allerede i gang med at undersøge Cassiopeia A's historie. "Forskere kan se beviser på, hvad der kan være en neutronstjerne eller sort hul nær centrum," skrev NASA i en pressemeddelelse fra august 1999.
Senere samme år frigav astronomer et papir i Astrofysiske tidsskriftsbreve diskuterer de elementer Chandra fandt i gassen omkring stjernen. Resultaterne omfattede svovl, silicium og jern, der sprængte ud fra stjernens indre.
Stjerner har en tendens til at afbrænde deres brint og helium tidligere i deres levetid; Da disse elementer smeltede, nåede temperaturerne i stjernen mange milliarder grader Fahrenheit før eksplosionen.
Et andet af Chandras tidlige mål var Crab Nebula, som for første gang viste en ring, der cirkler rundt en pulsarstjerne i midten af tågen. Tidligere spionerede Hubble visker over stof omkring neutronen, men ringen var noget helt nyt.
"Det burde fortælle os meget om, hvordan energien fra pulsaren kommer ind i tågen," sagde Jeff Hester, professor ved Arizona State University, i en pressemeddelelse i september. "Det er som at finde transmissionslinier mellem kraftværket og pæren."
Begyndelse med sort hul
I det andet driftsår ramte Chandra sit skridt. Regelmæssige opdateringer dukkede op for at tale om teleskopets undersøgelser: Røntgenstråler, der udspringer af stjerner indlejret i Orion-tågen, en galakse, der vokser ved at kneble sammen sine naboer, og bevis for babystjerner.
Teleskopet indledte også en række opdagelser vedrørende sorte huller. Det opdagede beviser for et sort-kvasarsort hul, der udsprang af røntgenstråler bag et tykt ark materiale, der tidligere skjulte det sorte huls eksistens.
Senere annoncerede forskere en mulig ny sort sort hul i galaksen M82. Fra otte måneders observationer sagde forskerne, at det sorte hul kunne repræsentere en evolutionær fase mellem små sorte huller, der er dannet af stjerner, og de meget mere massive, der lurer i galaksernes centre.
"Det sorte hul i M82 pakker massen af mindst 500 solskinner ind i et område, der er på størrelse med månen," skrev NASA i september 2000.
"Et sådant sort hul ville kræve ekstreme betingelser for dets oprettelse, som f.eks. Sammenbruddet af en 'hyperstar' eller fusionen af sorte huller."
Eventuelt mørkt stof og andre fund
Astronomer er på en konstant jagt efter "mørk" sag, som menes at være praktisk talt usynlige ting, der udgør det meste af universet. Indtil videre kan vi kun registrere det gennem dens tyngdekraft.
I 2006 brugte et team af astronomer mere end 100 timer ved at bruge Chandra til at se galakse klyngen 1E0657-56, som indeholder gas fra en galakse klynkollision. Chandras observationer blev kombineret med observationer fra flere andre observatorier.
Forskere undersøgte effekten af galakse-klyngen på gravitationslinse, hvilket er en kendt måde at tyngdekraften forvrænger lyset fra baggrundsgalakser. Deres observationer af tyngdekraften viste, at normal stof og mørkt stof blev revet fra hinanden under galakse-kollisionen.
Mens den mørke sagsøgning fortsætter, er Chandra blevet brugt til at finde andre manglende sager. I 2010 brugte forskere Chandra og Det Europæiske Rumorganisations XMM-Newton-observatorium, idet de søgte et reservoir med gas, der hviler langs en væg af galakser omkring 400 millioner lysår væk fra Jorden.
Forskere fandt bevis på baryoner, som er elektroner, protoner og andre partikler, der komponerer stof, der findes gennem store dele af vores univers. Forskerne mistænkte, at gassen ville indeholde en betydelig mængde af denne sag.
Mens forskere fortsætter med at undersøge materiens natur, producerer Chandra fortsat fantastiske billeder, der også afslører universets struktur. Disse billeder inkluderer en undersøgelse af planetariske tåger og en hurtigvoksende galakse-klynge samt en "superbubble" fundet i den store magellanske sky.
I 2013 opdagede Chandra et rekordstort udbrud fra Mælkevejens supermassive sorte hul, en genstand kendt som Skytten A * eller Sgr A *. På det tidspunkt observerede astronomer, hvordan Sgr A * ville reagere på det, der derefter blev mistænkt for at være en sky af gas, men senere bestemt til at være en sky, der omgiver et kompakt objekt. Mens G2 ikke producerede fyrværkeri, som videnskabsmænd håbede på, så forskerne en megaforklaring, der var 400 gange lysere end det sorte huls normale hviletilstand, tre gange lysere end den tidligere rekordindehaver.
"Hvis en asteroide blev revet fra hinanden, ville den gå rundt om det sorte hul i et par timer - som vand, der cirkler rundt i et åbent dræn - inden det faldt ind," sagde Fred Baganoff fra Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, Massachusetts, i en erklæring . "Det er lige så længe, hvor vi så den lyseste røntgenstråling sidst, så det er en spændende ledetråd for os at overveje."
En anden teori antyder, at magnetfeltlinierne inden for G2 blev sammenfiltrede, da de flød mod Sgr A *. Lejlighedsvis rekonfiguration af feltlinjer frembringer et lyst røntgenudbrud svarende til magnetiske fakler, der ses på solen.
I 2017 var Chandra et af flere instrumenter, der opsamlede en puls med højenergielys fra den kraftige eksplosion forårsaget af to fusionerende neutronstjerner. Observationer med National Science Foundation's laserinterferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO) havde set tyngdepunktbølger bundet til kollisionen og opmuntret forskere til at jage efter tegn på eksplosionens efterspørgsel.
"Dette er ekstremt spændende videnskab," sagde Paul Hertz, direktør for NASAs Astrofysikafdeling, i en erklæring. "For første gang har vi set lys- og tyngdekraftsbølger produceret af den samme begivenhed. Påvisningen af en tyngdepunktbølgeskildes lys har afsløret detaljer om begivenheden, der ikke kan bestemmes ud fra gravitationsbølger alene. Multiplikatoreffekten af undersøgelse med mange observatorier er utroligt. "
Chandra hjælper endda med at forberede mennesker til rejser til andre stjernesystemer. I 2018 annoncerede Chandra resultaterne af en tiårig lang undersøgelse af Alpha Centauri, det nærmeste stjernesystem til solen. Triple-stjernesystemet ligger lidt over fire lysår fra Jorden og er målet for projekter som Breakthrough Starshot, der sigter mod at sende en sverm af nanokunst til systemet på jagt efter potentielt liv. Efter at have observeret systemet afslørede Chandra-data, at røntgenbombardement omkring Alpha Centauri A er lidt bedre end solen, og kun lidt værre omkring Alpha Centauri B.
"Dette er meget gode nyheder for Alpha Cen AB med hensyn til evnen til at leve liv på en hvilken som helst af deres planeter til at overleve stråleudbrud fra stjernerne," sagde Tom Ayres, en forsker ved University of Colorado Boulder, i en erklæring. "Chandra viser os, at livet skal have en kamp chance på planeter omkring en af disse stjerner."
Chandras mission, som oprindeligt forventes at vare fem år og derefter udvides til mindst 10, går stadig stærkt efter mere end 18 års operationer. I et interview fra 2010 med Space.com sagde Roger Brissenden, Chandras manager og flydirektør, at instrumentet havde nok strøm og fremdrivningssystemreserver til at vare indtil "mindst 2018."
"Der er nok brændstof i mange snesevis af år," sagde Brissenden. "Den 20-årige mission ville være inden for rækkevidde."
Yderligere ressourcer
- Top 10 fakta om Chandra
- Hvor er Chandra røntgenobservatorium?
- Chandra-blog
