チャンドラ宇宙望遠鏡：見えない宇宙を明らかにする

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チャンドラX線天文台は、ブラックホール、クエーサー、超新星など、宇宙のすべての高エネルギー源を調べるNASA望遠鏡です。それは人間の目に見えない宇宙の側面を示しています。

10年以上の運用期間を経て、この天文台は科学者が宇宙を実際に垣間見るのに役立ちました。それは銀河が衝突するのを観察し、宇宙のハリケーンの風でブラックホールを観察し、爆発後に超新星が裏返しになっているのを垣間見ました。

望遠鏡は、ハッブル宇宙望遠鏡、スピッツァー宇宙望遠鏡、コンプトンガンマ線天文台とともにNASAの大天文台の1つとして請求されており、この機関の広報ツールにもなっています。その写真はNASAがプレスリリースで頻繁に使用しています。

チャンドラのより注目すべき画像の1つは、明るい星雲に到達する宇宙の「手」のように見えるものですが、科学的な説明はかなり異なります。 [ギャラリー：NASAのチャンドラX線天文台による素晴らしい写真]

Chandraの開発

X線天文学は、光線を観察するために地球の大気を残さなければならないため、特に困難です。最初のX線観測は、数分間のロケット飛行で、あるいはおそらく成層圏の気球で数時間行われた、つかの間の観測でした。

1962年、イタリア系アメリカ人の天文学者、リカルドジャッコーニと彼のチームは、X線検出器を上空に向けてロケットを送り、最初の恒星X線源を発見しました。 Giacconiは当然、より多くの研究を熱望していました。

NASAは彼の設計に基づいて、最初のX線望遠鏡である小型天文衛星1としても知られるウフルを打ち上げました。それは2年以上軌道に留まり、ブラックホールの最初の兆候を発見しました。彼のチームのもう1つのアイデアであるアインシュタイン天文台は、1978年から1981年まで飛行しました。これは、写真を撮ることができる最初のX線望遠鏡でした。

現在X線天文学で定評のあるジャッコーニは、スミソニアンのハーベイタナンバウムと協力して、より強力な天文台を提案しました。ハーバード大学によると、高度なX線天体物理学施設と呼ばれるその目標は、「X線源の高解像度画像とスペクトル」を撮ることでした。

望遠鏡は最初に1976年に提案されました。作業は1980年代に進み、望遠鏡は1992年に（鏡と器具を減らすことにより）再構成され、費用を節約し、シャトルでの打ち上げに適したものになりました。打ち上げの少し前に、望遠鏡はノーベル賞受賞者であり天体物理学者のスブラマニアンチャンドラセカールにちなんで「チャンドラ」と改名されました。

チャンドラは、1999年7月23日にスペースシャトルのペイロードベイから打ち上げられました。コロンビアが宇宙に到着してからわずか8時間後、チャンドラはシャトルの避難所を出てロケットを発射しました。コントローラーは数日間でチャンドラの軌道にいくつかの調整を行いました。

完成すると、チャンドラは地球から約9,940マイル（16,000キロメートル）から82,650マイル（133,000キロメートル）の範囲の楕円軌道にありました。その頂点では、チャンドラは地球から月までの距離の約3分の1です。これにより、ターゲットを見失う前に、52時間もの観察を行うことができます。

チャンコーの長年のチャンピオン、ジャッコーニは？彼は2002年にX線天文学での先駆的な研究に対してノーベル賞を受賞しました。彼の同僚であるタナンバウムは、1991年にチャンドラX線センターのディレクターに就任しました。

最初の光の後のターゲット

「最初の光」、またはチャンドラが初めて望遠鏡の目を宇宙に開いたときは、1999年8月中旬に行われました。最初の写真の1つは、カシオペア座Aでした。 1572年。

絵はきれいでしたが、より重要なことに、チャンドラはすでにカシオペアAの歴史を詳しく調べていました。 NASAは1999年8月のプレスリリースで、「科学者は中性子星またはブラックホールが中心近くにある可能性があるという証拠を見ることができる」と述べた。

その年の後半に、天文学者は 天体物理ジャーナル 星を取り巻くガスにチャンドラが見つけた元素について議論しています。調査結果には、星の内部から爆発した硫黄、シリコン、鉄が含まれていました。

星は、寿命の早い段階で水素とヘリウムを燃やす傾向があります。これらの要素が融合するまでに、星の温度は爆発する前に数十億華氏に達しました。

チャンドラの初期の標的のもう1つは、星雲の中心にあるパルサー星を回るリングを初めて示したカニ星雲でした。以前は、ハッブルは中性子を取り巻く物質のウィスプをスパイしましたが、リングはまったく新しいものでした。

アリゾナ州立大学のジェフ・ヘスター教授は9月のプレスリリースで、「パルサーからのエネルギーがどのように星雲に入るのかについて多くのことを教えてくれるはずだ」と述べた。「それは、発電所と電球の間の送電線を見つけるようなものです。」

ブラックホールの始まり

運用の2年目、チャンドラはその一歩を踏み出しました。定期的な更新が望遠鏡の調査について話しているように見えました：オリオン大星雲に埋め込まれたX線放射星、その隣人をむさぼり食うことによって成長する銀河、そして赤ん坊星の証拠。

望遠鏡はブラックホールに関する一連の発見も始めました。それは、以前はブラックホールの存在を隠していた厚い物質のシートの後ろに、タイプ2クエーサーブラックホールがX線を発している証拠を発見しました。

その後、科学者たちは銀河M82に新しい種類のブラックホールの可能性があることを発表しました。科学者たちは、8か月の観測から、ブラックホールは星から形成された小さなブラックホールと銀河の中心に潜むはるかに大きなブラックホールとの間の進化の段階を表す可能性があると述べました。

「M82のブラックホールは、少なくとも500太陽の質量を月の大きさの領域に詰め込みます」とNASAは2000年9月に書いています。

「そのようなブラックホールは、「ハイパースター」の崩壊や多数のブラックホールの統合など、その作成に極端な条件を必要とします。」

考えられる暗黒物質およびその他の所見

天文学者達は、宇宙のほとんどを作る実質的に見えないものであると信じられている「暗黒物質」を探し続けています。これまでのところ、重力によってのみ検出できます。

2006年、天文学者のチームは、チャンドラを使用して銀河団の衝突からのガスを含む銀河団1E0657-56を見るのに100時間以上費やしました。チャンドラの観測は他のいくつかの観測所の観測と組み合わされました。

研究者は、銀河団が重力レンズ効果に及ぼす影響を調べました。重力レンズ効果は、重力が背景の銀河からの光を歪めるという既知の方法です。重力の彼らの観察は、銀河の衝突の間に通常の物質と暗黒物質が引き裂かれることを示しました。

ダークマターの検索が継続している間、チャンドラは他の行方不明の物質を見つけるために使用されてきました。 2010年、研究者たちはチャンドラと欧州宇宙機関のXMM-ニュートン天文台を使用して、地球から約4億光年離れた銀河の壁に沿って静止しているガスの貯留層を調査しました。

科学者たちはバリオンの証拠を発見しました。バリオンは、私たちの宇宙の多くで見つかった物質を構成する電子、陽子、その他の粒子です。研究者たちは、ガスがこの問題のかなりの量を含んでいると疑いました。

科学者が物質の性質を調査し続けている一方で、チャンドラは宇宙の構造も明らかにする見事な写真を作り続けています。これらの写真には、惑星状星雲と急成長している銀河団の調査、および大マゼラン星雲で見つかった「超泡」が含まれています。

2013年に、チャンドラは天の川の超大質量ブラックホール（射手座A *またはSgr A *として知られる天体）から記録を破る爆発を検出しました。当時、天文学者たちは、Sgr A *がガス雲であると疑われていたものにどのように反応するかを観察していましたが、後にコンパクトオブジェクトを取り巻く雲であると判断しました。 G2は科学者が望んだ花火を生成しませんでしたが、科学者たちはブラックホールの通常の静止状態の400倍、以前の記録保持者より3倍明るいメガフレアを発見しました。

マサチューセッツ州ケンブリッジにあるマサチューセッツ工科大学のフレッドバガノフ氏は声明で、「小惑星が引き裂かれた場合、落下する前に、オープンドレインを循環する水のように、ブラックホールを数時間巡る」と述べた。。「それは最後に最も明るいX線フレアを見ただけの時間なので、それは私たちが検討する興味深い手がかりです。」

別の理論は、G2内の磁力線がSgr A *に向かって流れるときにもつれるようになったことを示唆しています。磁力線を時々再構成すると、太陽で見られる磁気フレアに似た明るいX線バーストが発生します。

2017年、チャンドラは2つの中性子星の合体によって引き起こされた強力な爆発から高エネルギーの光のパルスを拾ったいくつかの機器の1つでした。 National Science FoundationのLaser Interferometer Gravitational-wave Observatory（LIGO）による観測では、衝突に結び付けられた重力波が発見され、爆発の余波の兆候を探すよう科学者に促しました。

「これは非常にエキサイティングな科学です」とNASAの天体物理学部門のディレクターであるポール・ハーツは声明で述べました。「今回初めて、同じイベントによって生成された光と重力波を見ました。重力波の光源の光を検出すると、重力波だけでは決定できないイベントの詳細が明らかになりました。の乗数効果多くの天文台での研究は素晴らしいです。」

チャンドラは、他の星系への航海のために人間を準備することさえ助けています。 2018年に、チャンドラは太陽に最も近い星系であるアルファケンタウリの10年にわたる研究の結果を発表しました。トリプルスターシステムは地球からわずか4光年上にあり、潜在的な生命を求めてシステムにナノクラフトの群れを送ることを目的とするブレイクスルースターショットのようなプロジェクトのターゲットです。システムを観察した後、チャンドラのデータは、アルファケンタウリAの周りのX線爆撃は太陽よりわずかに良く、アルファケンタウリBの周りはわずかに悪いだけであることを明らかにしました。

コロラド大学ボルダー校の研究者トム・エアーズ氏は声明で、「これは、アルファ・センABにとって、惑星の生命が星からの放射線発作を乗り切る能力の点で非常に良いニュースだ」と語った。「チャンドラは私たちに、生命はこれらの星のどちらかの周りの惑星での戦いの機会を持つべきであることを示しています。」

もともと5年間続くと予想され、その後少なくとも10年間に拡張されるチャンドラの使命は、18年以上の運用後も依然として強力です。 2010年のSpace.comへのインタビューで、チャンドラのマネージャーでフライトディレクターを務めるロジャーブリッセンデン氏は、「少なくとも2018年」まで続くのに十分なパワーと推進システムの予備があったと語った。

「何十年にもわたって十分な燃料がある」とブリセンデンは言った。「20年の使命は手の届くところにあるでしょう。」

追加のリソース