19. srpna 1999, Smithsonianovo Chandra X-ray Observatory Center v Cambridge, Massachusetts: velká místnost plná počítačů, monitorovacího zařízení a úzkostlivých vědců. Byli úzkostní, protože po mnoha letech tvrdé práce, po dvou vyprášených odpáleních a téměř přerušení, po sedmi pomocných raketových střelách, které tímto způsobem kráčely po jemných strojích a jejich rentgenový dalekohled byl konečně na oběžné dráze a chystal se otevřít podnikání.
Související obsah
- Dalekozraký
"Byla to docela scéna, " vzpomněl si Leon van Speybroeck, jeden z mužů, který to tam umístil. "Start byl na raketoplánu Columbia a nesl jeho největší užitečné zatížení, jaké kdy bylo. O měsíc později jsme byli připraveni. Poslali jsme tedy počítačové příkazy a čekali. Překvapivě, naše pyrotechnické zařízení explodovalo - bylo to 80 metrů daleko - bylo to jako žabka M-80. Otevřel dveře kosmické lodi 120 liber - přesně podle plánu. “
Kosmické rentgenové paprsky svítily poprvé na jemných zrcadlech vzácného dalekohledu. Vědci zpět na Zemi, kteří sledovali událost, stáhli sluchátka a vrhli se do zobrazovací místnosti. Po 45 dlouhých minut čekali všichni, jestli uvidí obrázek z dalekohledu nebo zda celý projekt skončí „kbelíkem rozbitého skla“, jak to uvedl van Speybroeck.
Poté, v klasickém hrobě vesmírného monotonu, vědec oznámil: „Dostáváme fotony.“
Nejprve jen tečka na obrazovce - fotony jsou malé jednotky světla - pak další a další. Postupně se objevil obraz vzdálené galaxie.
Více než 23 let ve výrobě, zejména na Smithsonovské astrofyzikální observatoři v Cambridge, která je součástí Harvardsko-Smithsonovského centra pro astrofyziku, a pojmenovaného pro laureáta Nobelovy ceny za nositele Subrahmanyana Chandrasekhara, první snímky Chandraho dalekohledu ohromily sofistikované vesmírné hodinky.
První oficiální snímek Chandry ukazuje následky obrovské hvězdné exploze v Cassiopeii A, zbytku supernovy 10 000 světelných let daleko, s tak jasnou jasností, že ve středu je vidět neutronová hvězda nebo černá díra.
"Vidíme kolizi úlomků explodované hvězdy s okolní hmotou, " řekl obrázek ředitel Centra Harvey Tananbaum. "Vidíme rázové vlny proudící do mezihvězdného prostoru rychlostí miliónů mil za hodinu a poprvé jasný bod blízko středu zbytku, který by mohl být zhroutená hvězda."
Další časný rentgenový snímek potvrzující Chandrovu sílu a potenciál přišel až z kvazaru vzdáleného šest miliard světelných let. Vědci nazvali PKS 0637-752 a vyzařují silou deset bilionů sluncí. Chandra, který doplňuje Hubbleův kosmický dalekohled, další velkou vesmírnou observatoř, která nyní obíhá kolem Země, by měl vědcům umožnit analyzovat některá z velkých tajemství vesmíru. Rentgenový dalekohled již více než rok přenáší proud obrázků, které nadchly vědeckou komunitu.
Například Chandrovo pozorování Střelce A *, zdroje rádiových vln v jádru Mléčné dráhy, které vědci předpokládají, je poháněno černou dírou 2, 6 milionu krát větší než naše slunce, vyvolalo loni v zimě rozruch. Díky pozoruhodné detekci rentgenového zdroje od Sag A * jsou astronomové blíže než kdy jindy, aby vyčistili tajemství supermasivní černé díry.
Snímky s vysokým rozlišením od společnosti Chandra nám jistě poskytnou nové pohledy na černé díry, což jsou vesmírné entity tak husté, že nic, co by se dalo uzavřít, nemůže uniknout jejich gravitaci, dokonce ani světlu. Schopnost Chandry zkoumat částice až do poslední milisekundy, než jsou odsátí, umožní astronomům studovat teorii gravitace za nejextrémnějších podmínek.
Rentgenové středisko Chandra Smithsonian provozuje vesmírnou observatoř na základě smlouvy s Marshall Space Flight Center v Alabamě. Při své návštěvě Smithsonianova centra v Cambridge jsem potřeboval hodně pomoci. (Dostal jsem titul D ve fyzice na přípravné škole.) Wallace Tucker, astrofyzik a mluvčí Chandry, mě dokázal promluvit v co největší míře.
X paprsky jsou na krátkém konci spektra světelných vln. Optické dalekohledy dokáží vypořádat s hvězdami vyzařujícími desítky tisíc stupňů tepla, ale rentgenové dalekohledy ( Smithsonian, červenec 1998) mohou pozorovat plynné objekty až do několika stovek milionů stupňů.
Vlnu s tak fantasticky vysokou energií je velmi obtížné zaostřit nebo nasměrovat. Pokud před něj umístíte konvenční dalekohled, vlna se jednoduše absorbuje.
Ale přerušil jsem to, co moje rentgenové paprsky v nemocnici? Ah, odpověděl Tucker, ty obrázky jsou jen stíny. Kosti jsou hustší než tělo a vytvářejí hlubší stín, když rentgenové paprsky procházejí celým tělem.
"Kromě toho, " dodal, "mluvíme o mnohem delších vzdálenostech a jemnějších obrazech." Jako při pohledu na desetník ze čtyř mil daleko. “
Řešení pro směrování vln bylo navrhnout zrcadlo, které by odráželo paprsky v extrémně mělkém úhlu tak, aby se odrazily, jako by přeskakovaly kameny na vodě, místo aby byly absorbovány. Potom je mohli nasměrovat na elektronický detektor, uložit a později přenést do centra Chandra.
Zatímco zrcátka optického dalekohledu jsou misky, které zaostřují slabé paprsky z vesmíru, zrcadla Chandry jsou válcovitá. Čtyři páry z nich jsou vnořeny jako ruské panenky, aby poskytovaly větší plochu pro rentgenové paprsky.
Nebyl to nový nápad. Hans Wolter provedl v roce 1952 v Německu základní konstrukční práci, geometrický vynález na papíře, v Německu. Riccardo Giacconi v 70. letech tento princip úspěšně přizpůsobil rentgenové astronomii. Giacconi pokračoval v 80. letech k dalšímu dobytí, zejména k přímé práci na Hubbleově vesmírném teleskopu, ale jeho tým zde pokračoval. Chandru samozřejmě vytvořilo velké množství skvělých lidí, ale nemyslím si, že je příliš mnoho říci, že osobou odpovědnou za jedinečná zrcadla, světovým odborníkem na jejich design, je Leon van Speybroeck, oficiálně vědec z Chandra Telescope Scientist., absolvent MIT na Wichitě v Kansasu, který je s Smithsonianem od počátku sedmdesátých let.
„Giacconi měl nápad v 60. letech, “ poznamenal Tucker, „ale NASA byla skeptická. Zrcadla Chandra jsou vrcholem Leonovy kariéry. “Mluvíme o zrcadle tak hladkém, že kdyby to byl stav Colorada, byl by Pikes Peak vysoký necelý palec. Mluvíme o hladkosti v několika atomech, hladkosti, která je ve své dokonalosti prakticky matematická. Zrcátka mají průměr dvě až čtyři stopy, jsou téměř tři metry dlouhé a váží více než tunu.
"Museli vyrobit speciální konstrukce, aby postavili tato zrcadla, " řekl mi Tucker. "Hledali svět po mlecích prášcích." Konečně člověk v Tennessee vyvinul sloučeninu oxidu ceru, která byla smíchána s extraktem mízy ze Švýcarska. “
A jemná: dotkněte se povrchu a mastnota z vašich prstů by ji mohla zničit. Představte si, že tato zrcátka nejen stavíte, ale také je upevňujete přesně v souladu, a tak pevně, že jim šok z vrhnutí do vesmíru neukloupl jim vlasy z kilteru.
Studoval jsem barevnou fotografii Cassiopeie A a bylo obtížné přirovnat obrázek k prvním bodům, které se objevily na desce. Budování portrétu je pracný proces, konečné pointillistické umění.
"Detekujeme fotony jeden po druhém a sledujeme, kdy byly nalezeny, kde a kolik energie v nich bylo, " řekl mi Tucker.
A co ta kamera, která zaznamenává tyto úžasné památky? Existují dva z nich, jeden s vysokým rozlišením, navržený vědci Smithsonian, s 69 miliony skleněných zkumavek v mřížce pro určení přesné polohy a času příjezdu každého rentgenového paprsku, a zobrazovací spektrometr, speciální digitální kamera, jejíž deset Čipy citlivé na rentgenové paprsky obsahují každý milion pixelů pro zaznamenávání polohy a energie paprsků. Dvě speciální stínící zařízení rozptyluje paprsky do vysokoenergetické duhy, jako spektroskop s tisíci výrazných barev, aby bylo možné studovat chemii jejich nebeského zdroje.
"Stanice Deep Space Network NASA v Austrálii, Španělsku a Kalifornii nám posílají data, " pokračoval Tucker. "A my posíláme zpět informaci, kde chceme, aby Chandra hledal další, každých 72 hodin." Cíle jsou vybírány procesem vzájemného hodnocení. “
Létající observatoř cestuje téměř jednou třetinou cesty na Měsíc na eliptické oběžné dráze v rozsahu od 6 000 do 86 400 mil nahoře, protože obíhá kolem Země každých 64 hodin. V průměru je orbita 200krát vyšší než dalekohled Hubbleova teleskopu.
Existují i jiné rentgenové dalekohledy, ale Chandra vidí objekty, které jsou 20krát slabší než cokoli, co dokázaly detekovat.
Chandrova rozlišovací schopnost je 0, 5 oblouku sekundy, což znamená, že dokáže přečíst písmena stopky ze vzdálenosti 12 mil. Nebo novinový titulek jeden centimetr vysoký ve vzdálenosti půl míle. Na druhé straně může pozorovat rentgenové paprsky v plynových mračnech tak široké, že jejich průniku trvá pět milionů let. A může studovat kvazary, jejichž světlo trvalo nám deset miliard let, než se k nám dostaneme, takže to vidíme mnoho let do minulosti. Miluji statistiky.
Jak uvedl Edward Weiler, nejlepší správce NASA: „Historie nás učí, že kdykoli budete vyvíjet dalekohled desetkrát lépe, než tomu bylo dříve, revolucionalizujete astronomii. Chandra je připravena to udělat. “
