1999. augusztus 19., Smithsonian Chandra röntgenmegfigyelő központja, Cambridge, Massachusetts: egy nagy szoba tele számítógépekkel, megfigyelő berendezésekkel és szorongó tudósokkal. Aggódtak, mert sok éves kemény munka után, két dörzsölt indítás és egy közeli abortus után, hét emlékeztető rakéta lövése után, így mozgatva a finom gépeket, és hogy röntgenteleszkópuk végül pályára állt, és hamarosan nyitva áll üzleti.
kapcsolodo tartalom
- Messze látó
"Ez eléggé jelenet volt" - emlékezett vissza Leon van Speybroeck, az egyik ember, aki odatette. „A rakomány a Columbia űrrepülőgépén volt, a legnagyobb teherbíróval. Most, egy hónappal később, készen álltunk. Tehát elküldtük a számítógép parancsait, és megvártuk. Meglepő módon 80 000 mérföld távolságban felrobbant pirotechnikai eszközünk - olyan volt, mint egy M-80 tűzjelző. Kinyitotta az űrhajó 120 kilós ajtaját - pontosan a tervek szerint. ”
A kozmikus sugárzás először ragyogott az értékes teleszkóp finom tükröin. Az eseményt a Földön megfigyelő tudósok lehúzták a fejhallgatójukat és berohantak a képalkotó helyiségbe. 45 hosszú percig mindenki arra várt, hogy megkaphassa-e képet a távcsőből, vagy az egész projekt végül „törött üveg vödör” lesz, amint azt Van Speybroeck mondta.
Aztán a klasszikus sírkódú űrkországi monotonban egy tudós bejelentette: „Fotonokat kapunk.”
Először csak egy pont a képernyőn - a fotonok apró fényegységek -, majd egy és még egy. Fokozatosan képet mutatott egy távoli galaxisról.
A gyártás során több mint 23 éve, elsősorban a Cambridge-i Smithsonian Astrophysical Observatory-ban, amely a Harvard-Smithsonian Astrophics Center része, és a késő Nobel-díjas Subrahmanyan Chandrasekhar-nak nevezték el, a Chandra-távcső első képei meghökkenték a kifinomult űrfigyelőket.
Az első hivatalos Chandra-kép egy nagyméretű csillagrobbanás következményeit mutatja be a Cassiopeia A-ban, egy szupernóva maradványain 10 000 fényév távolságban, olyan tisztasággal, hogy egy neutroncsillag vagy fekete lyuk láthatóvá válik a közepén.
"Látjuk a felrobbantott csillag törését az azt körülvevő anyaggal" - mondta Harvey Tananbaum központ képe, a képet leírva. "Látjuk, hogy a sokkhullámok millió csillagpercenként óránként rohannak a csillagközi térbe, és először egy fényes pontot jelentenek a maradék közepén, amely esetleg összeomlott csillag lehet."
Egy újabb korai röntgenkép, amely Chandra hatalmát és potenciálját igazolta, egy hat milliárd fényév távolságra jött. A tudósok PKS 0637-752 néven átvett, tíz billió nap erejével sugárzik fel. A Hubble Űrtávcsőjét kiegészítve, egy másik nagy űrmegfigyelő intézettel, amely most a Föld körül kering, a Chandranak lehetővé kell tennie a tudósok számára, hogy elemezzék az univerzum nagy rejtélyeit. A röntgen-távcső már több mint egy éve olyan képfolyamot közvetít, amely izgatott és kihívást jelent a tudományos közösség számára.
Például Chandra megfigyelése a Nyilas A * -ról, a Tejút közepén található rádióhullám-forrásról, amelyet a tudósok feltevésére napunk tömegének 2, 6 millió szorosa fekete lyuk táplál. A Sag A * röntgenforrásának figyelemre méltó felismerésével a csillagászok, mint valaha, közelebb állnak a szupermasszív fekete lyuk rejtélyének tisztításához.
Chandra nagy felbontású képei minden bizonnyal új betekintést nyújtanak a fekete lyukakba, amelyek az űrszerkezetek annyira sűrűek, hogy semmi, amellyel a vállalkozások bezáródnak, nem tud menekülni a gravitációból, még a fény sem. Chandra azon képessége, hogy megvizsgálja a részecskéket az utolsó milliszekundumig, még mielőtt azokat kiszívnák a látásból, lehetővé teszi az csillagászoknak, hogy a legszélsőségesebb körülmények között tanulmányozzák a gravitációs elméletet.
A Smithsonian Chandra röntgenközpontja működteti az űrmegfigyelő központot a NASA alabamai Marshall űrrepülési központjával kötött szerződés alapján. A cambridge-i Smithsonian központban tett látogatásom során nagyon sok segítségre volt szükségem. (F-et szereztem a fizikában az óvodai iskolában.) Wallace Tucker, asztrofizikus és Chandra szóvivője mindent tudott beszélni velem, amennyit csak tudott.
A röntgen a fényhullám spektrumának rövid végén van. Az optikai távcsövek több tízezer fokos hőt sugárzó csillagokkal képesek kezelni, de a röntgen-távcsövek ( Smithsonian, 1998. július) akár több száz millió fokos gáznemű tárgyakat is megfigyelhetnek.
Az ilyen fantasztikusan magas energiájú hullámot rendkívül nehéz fókuszálni vagy irányítani. Ha előtte egy hagyományos távcsövet állít be, a hullám egyszerűen elnyelődik.
De félbeszakítottam, mi lenne a röntgenfelvételeimmel a kórházban? Ó, válaszolta Tucker, ezek a képek csak árnyékok. A csontok sűrűbbek, mint a test, és mélyebb árnyékot adnak, miközben az x sugarak áthaladnak az egész testén.
- Különben is - tette hozzá -, sokkal nagyobb távolságokról és finomabb képekről beszélünk. Mintha egy négy mérföldnyire egy dollárt nézett volna.
A hullámok irányításának megoldása egy tükör kialakítása volt, amely rendkívül sekély szögben tükrözi a sugarakat úgy, hogy visszatükröződjenek, mint például a vízkövek átugrása, ahelyett, hogy felszívódnának. Ezután elektronikus detektorra irányíthatják, tárolhatják és később továbbíthatják a Chandra központjába.
Míg az optikai távcső tükrök olyan edények, amelyek az űrből eljuttatják a gyenge gerendákat, a Chandra tükrök hordó alakúak. Négy pár be vannak fészkelve, mint az orosz babák, hogy nagyobb területet biztosítsanak a röntgenfelvételhez.
Nem új ötlet volt. Hans Wolter 1952-ben Németországban végezte el az alapvető tervezési munkát, egy geometriai találmányt papíron. Az 1970-es években Riccardo Giacconi sikeresen adaptálta az alapelvet a röntgen-csillagászathoz. Giacconi az 1980-as években továbbhaladt más hódításokon, nevezetesen a Hubble űrteleszkóp munkájának irányítása érdekében, de csapata itt folytatta. Természetesen nagyszámú ragyogó ember hozta létre a Chandrát, de nem hiszem, hogy túl sokat mondani, hogy az egyedi tükrökért felelős személy, a világ nagyszerű szakértője Leon van Speybroeck, hivatalosan a Chandra távcső tudósa., egy MIT diplomát Wichitából (Kansas), aki az 1970-es évek eleje óta a Smithsoniannal dolgozik.
„Giacconinak az ötvenes években volt az ötlet - jegyezte meg Tucker -, de a NASA szkeptikus volt. A Chandra tükrök Leon karrierje csúcspontja. ”Olyan sima tükörről beszélünk, hogy ha Colorado állam lenne, akkor a Pikes Peak egy hüvelyknél alacsonyabb lenne. Néhány atomon belüli simaságról, a simaságról, amelynek tökéletessége gyakorlatilag matematikai. A tükrök átmérője két-négy láb, majdnem három láb hosszú és több, mint egy tonna súlyú.
"Speciális szerkezeteket kellett készíteniük, hogy építsék ezeket a tükröket" - mondta nekem Tucker. „Csiszolóporokat kerestek a világban. Végül egy Tennessee-i srácban kifejlesztett egy cérium-oxid vegyületet, amelyet összekevertek egy Svájcból származó falé-kivonattal. ”
És finom: érintse meg a felületet, és a keze ügyében lévő zsír tönkreteheti azt. Képzelje el, hogy nem csak ezeket a tükröket építteti, hanem pontosan egymáshoz rögzíti is, és annyira határozottan, hogy az űrbe rohanó sokk ne tudja lekoptatni őket a hajról.
A Cassiopeia A színes fényképét tanulmányoztam, és nehéz volt összekapcsolni a képet az első pontokkal, amelyek a tányéron megjelentek. A portré felépítése fárasztó folyamat, a végső pointillista művészet.
"Egyszerre detektáljuk a fotonokat, és nyomon követjük, mikor találták meg, hol és mennyi energia volt benne" - mondta nekem Tucker.
És mi van a kamerával, amely rögzíti ezeket a csodálatos látnivalókat? Két közülük van, egy nagy felbontású, a Smithsonian tudósok által tervezett, 69 millió üvegcsővel egy rácsban az egyes röntgen pontos helyének és érkezési idejének meghatározására, valamint egy képalkotó spektrométer, egy speciális digitális fényképezőgép, amelynek tíz A röntgen-érzékeny chipek mindegyike egymillió pixelt tartalmaz, hogy rögzítse a sugarak helyzetét és energiáját. Két speciális szűrőberendezés szétszórja a sugarakat nagy energiájú szivárványré, például egy ezer különböző színű spektroszkóp segítségével, hogy égi forrásuk kémiai vizsgálatát lehetővé tegyék.
"A NASA Ausztrália, Spanyolország és Kalifornia Deep Space Network állomásai továbbítják az adatokat" - folytatta Tucker. „És visszaküldjük az információkat, mondván, hogy mihez szeretnénk, ha Chandra a következő lenne, kb. 72 óránként. A célokat szakértői értékelési folyamat választja ki. ”
A repülő obszervatórium az út majdnem egyharmadát egy elliptikus pályán halad el, amely 6000 - 86 400 mérföld felfelé halad, amikor 64 óránként kering a Földön. Keringési pályája átlagosan 200-szor nagyobb, mint a Hubble távcsőé.
Voltak más röntgen-távcsövek is, de Chandra olyan tárgyakat láthat, amelyek 20-szor halványabbak, mint bármi, amit észlelni tudtak.
Chandra feloldóképessége 0, 5 ív másodperc, ami azt jelenti, hogy 12 mérföld távolságból le tudja olvasni a stop jel betűit. Vagy egy újságcímsor egy centiméter magas, fél mérföld távolságban. Másrészt, olyan nagy mértékben képes megfigyelni a sugárzást a gázfelhőkben, hogy öt millió évbe telik, míg átkelnek rajtuk. Tanulmányozhat olyan kvazárokat is, amelyek fényének elmúlt tíz milliárd éve eljutott hozzánk, így láthatjuk, hogy ilyen sok évvel a múltban. Szeretem a statisztikákat.
Ahogyan Edward Weiler, a NASA egyik legfontosabb adminisztrátora elmondta: „A történelem azt tanítja nekünk, hogy ha egy tízszer jobb távcsövet fejlesztsz ki, mint korábban, akkor forradalmasítod a csillagászatot. Chandra hajlandó erre.
