19 август 1999 г., рентгеновият обсерваторен център „Чандра“ на Смитсониан в Кеймбридж, Масачузетс: голяма стая, пълна с компютри, оборудване за мониторинг и тревожни учени. Те бяха разтревожени, защото след много години упорит труд, след два изстреляни изстрела и близо до аборт, след седем стрелкови ракетни стрелби, които се пошегуваха по деликатната техника по този начин и че техният рентгенов телескоп най-накрая беше в орбита и на път да се отвори за бизнес.
Свързано съдържание
- Далновиден
"Това беше доста сцена", спомни си Леон ван Спейброк, един от мъжете, които го поставиха там. „Стартът беше на космическата совалка„ Колумбия “, носеща най-големия полезен товар досега. Сега, месец по-късно, ние бяхме готови. И така, изпратихме компютърните команди и зачакахме. Удивително е, че на 80 000 мили разстояние пиротехническото ни устройство избухна - беше като M-80 пушек. Той отвори 120-килограмовата врата на космическия кораб - точно както беше планирано. "
Космическите рентгенови лъчи блестяха върху нежните огледала на скъпоценния телескоп за първи път. Учените отново на Земята, наблюдавайки събитието, свалиха слушалките си и се втурнаха в стаята за изображения. 45 дълги минути всички чакаха да видят дали ще получат изображение от телескопа или дали целият проект ще завърши с „кофа счупено стъкло“, както го каза ван Спейброк.
След това, в класическия монотонен монотонен космически епоха, учен обяви: "Получаваме фотони."
Първо само точка на екрана - фотоните са мънички светлинни единици - след това още една и друга. Постепенно се появи картина на далечна галактика.
Повече от 23 години в създаването, главно в Астрофизичната обсерватория Смитсън в Кеймбридж, която е част от Харвардско-Смитсоновския център за астрофизика, и наречена за покойния нобелов лауреат Субраманян Чандрасехар, първите изображения на телескопа Чандра поразиха изтънчените космически наблюдатели.
Първото официално изображение на Чандра показва след огромна звездна експлозия в Касиопея А, остатък от свръхнова на 10 000 светлинни години, с такава яснота, че в центъра му се вижда неутронна звезда или черна дупка.
"Виждаме сблъсък на отломките от избухналата звезда с материята около нея", казва директорът на центъра Харви Тананбаум, описвайки изображението. „Виждаме ударни вълни да се втурват в междузвездно пространство с милиони мили в час и за първи път ярка точка в близост до центъра на остатъка, която евентуално може да бъде срутена звезда.“
Друга ранна рентгенова снимка, удостоверяваща силата и потенциала на Чандра, идваше чак от квазар на шест милиарда светлинни години. Озаглавен PKS 0637-752 от учени, той излъчва със силата на десет трилиона слънца. Допълвайки космическия телескоп Хъбъл, друга голяма космическа обсерватория, която сега обикаля около Земята, Чандра трябва да позволи на учените да анализират някои от големите мистерии на Вселената. Вече повече от година рентгеновият телескоп предава поток от изображения, които развълнуват и предизвикват научната общност.
Например наблюдението на Чандра над Стрелец А *, източник на радиовълни в сърцевината на Млечния път, който учените предполагат, се захранва от черна дупка, 2, 6 милиона пъти по-голяма от масата на нашето слънце, създаде размирица миналата зима. С забележителното откриване на източник на рентгенови лъчи от Sag A *, астрономите са по-близо от всякога до разчистване на тайната на свръхмасивната черна дупка.
Изображенията с висока разделителна способност на Чандра със сигурност ще ни дадат нова представа за черните дупки, които са космически образувания, толкова плътни, че нищо, което може да се затвори, не може да избяга от гравитацията им, дори и от светлината. Способността на Чандра да изследва частиците до последната милисекунда, преди да бъдат изсмукани от погледа, ще позволи на астрономите да изучат теорията на гравитацията при най-екстремни условия.
Рентгеновият център „Чандра“ на Смитсониан управлява космическата обсерватория по договор с центъра за космически полети „Маршал“ на НАСА в Алабама. При посещението ми в центъра на Смитсън в Кеймбридж имах нужда от много помощ. (Имам D по физика в подготвителното училище.) Уолас Тъкър, астрофизик и говорител на Чандра, успя да ме заговори толкова, колкото всеки можеше.
Рентгеновите лъчи са в краткия край на спектъра на светлинната вълна. Оптичните телескопи могат да се справят със звезди, излъчващи десетки хиляди градуси топлина, но рентгеновите телескопи ( Smithsonian, юли 1998 г.) могат да наблюдават газообразни обекти до няколкостотин милиона градуса.
Вълна с такава фантастично висока енергия е изключително трудна за фокусиране или насочване. Ако поставите пред него конвенционален телескоп, вълната просто се абсорбира.
Но, прекъснах, ами рентгеновите ми снимки в болницата? А, отговори Тъкър, тези снимки са само сенки. Костите са по-плътни от плътта, те правят по-дълбока сянка, докато рентгеновите лъчи преминават през цялото ви тяло.
"Освен това", добави той, "говорим за много по-големи разстояния и по-фини изображения. Като да погледнеш на стотинка от четири мили. “
Решението за насочване на вълните беше да се проектира огледало, което да отразява лъчите под изключително плитък ъгъл, така че те да отскачат, като да прескачат камъни по вода, вместо да бъдат погълнати. Тогава те биха могли да бъдат насочени към електронен детектор, съхранени и по-късно предадени до центъра на Чандра.
Докато оптичните телескопни огледала са чинии, които фокусират слабите лъчи от космоса, огледалата на Chandra са с форма на варел. Четири чифта от тях са вложени като руски кукли, за да осигурят по-голяма площ за хитовите лъчи.
Това не беше нова идея. Ханс Уолтър извърши основната работа по проектирането, геометрично изобретение на хартия, в Германия през 1952 г. През 70-те години Рикардо Джиакони успешно адаптира принципа към рентгеновата астрономия. Джиакони преминава към други завоевания през 80-те години, по-специално да ръководи работата по космическия телескоп „Хъбъл“, но екипът му продължава тук. Разбира се, голям брой блестящи хора създадоха Чандра, но не мисля, че е твърде много да се каже, че човекът, отговорен за уникалните огледала, големият световен експерт по техния дизайн, е Леон ван Спейброк, официално ученът от телескопа Чандра, възпитаник на MIT от Уичита, Канзас, който е със Смитсониан от началото на 70-те години.
„Джиакони е имал идеята през 60-те години на миналия век - отбеляза Тъкър, „ но НАСА беше скептично настроена. Огледалата на Чандра са върха на кариерата на Леон. “Говорим за огледало, толкова гладко, че ако беше щатът Колорадо, Pikes Peak би бил по-малък от инч. Говорим за гладкост до няколко атома, за гладкост, която е практически математическа в своето съвършенство. Огледалата са с диаметър от два до четири фута, дълги почти три фута и тежат повече от тон.
„Те трябваше да направят специални конструкции, само за да направят тези огледала“, каза ми Тъкър. „Търсиха света за смилане на прахове. Накрая един човек в Тенеси разработи съединение на цериев оксид, което беше смесено с екстракт от дървесен сок от Швейцария. "
И деликатен: докоснете повърхността и мазнината от върха на пръстите ви може да я съсипе. Представете си, че не само изграждате тези огледала, но ги оправяте точно в една линия и толкова здраво, че шокът от хвърлянето им в космоса не би ги съборил с косъм.
Проучих цветна снимка на Касиопея А и беше трудно да свържа снимката с първите точки, които се появиха на плочата. Изграждането на портрета е трудоемък процес, върховното пуантилистично изкуство.
„Ние откриваме фотоните един по един и следим кога са намерени, къде и колко енергия е била в тях“, каза ми Тъкър.
А какво ще кажете за камерата, която записва тези невероятни гледки? Има два от тях, с висока разделителна способност, проектиран от учени от Смитсонов, с 69 милиона стъклени тръби в решетка за определяне на точното положение и време на пристигане на всеки рентгенов лъч, и спектрометър за изображения, специална цифрова камера, чиято десет чувствителните към рентгеновите лъчи чипове съдържат по милион пиксела всеки, за да запишат положението и енергията на лъчите. Две специални скринингови устройства разпръскват лъчите във високоенергийна дъга, като спектроскоп с хиляди различни цветове, за да позволят изучаване на химията на техния небесен източник.
„Станциите за дълбока космическа мрежа на НАСА в Австралия, Испания и Калифорния ни изпращат данните“, продължи Тъкър. „И ние изпращаме обратно информация, казваща къде искаме Чандра да изглежда следващата, на всеки 72 часа или така. Целите се избират чрез процес на партньорска проверка. “
Летящата обсерватория изминава почти една трета от пътя към Луната по елиптична орбита, варираща от 6000 до 86 400 мили нагоре, докато обикаля около Земята на всеки 64 часа. Средно орбитата му е 200 пъти по-висока от тази на телескопа Хъбъл.
Имаше и други рентгенови телескопи, но Чандра може да види предмети, които са 20 пъти по-бледи от всичко, което биха могли да открият.
Разделителната мощност на Чандра е 0, 5 дъгови секунди, което означава, че може да прочете буквите на знак за стоп от 12 мили. Или заглавие на вестника с височина един сантиметър на разстояние половин миля. От друга страна, той може да наблюдава рентгенови лъчи в газови облаци толкова широко, че са нужни светлина пет милиона години, за да ги пресече. И може да изучава квазари, чиято светлина отне десет милиарда години, за да стигнем до нас, така че да виждаме тези много години в миналото. Обичам статистики.
Както казва Едуард Вайлер, топ администратор на НАСА: „Историята ни учи, че всеки път, когато разработите телескоп десет пъти по-добър от предишния, ще извършите революция в астрономията. Чандра е готова да направи точно това. "
