stringtranslate.com

Рентгеновская обсерватория Чандра

Рентгеновская обсерватория «Чандра» ( CXO ), ранее известная как Центр усовершенствованной рентгеновской астрофизики ( AXAF ), представляет собой космический телескоп флагманского класса, запущенный НАСА на борту космического корабля «Колумбия» во время STS-93 23 июля 1999 года. был чувствителен к источникам рентгеновского излучения в 100 раз слабее, чем любой предыдущий рентгеновский телескоп , чему способствовало высокое угловое разрешение его зеркал. Поскольку атмосфера Земли поглощает подавляющее большинство рентгеновских лучей , их невозможно обнаружить с помощью наземных телескопов ; поэтому для проведения этих наблюдений необходимы космические телескопы. Чандра — спутник Земли на 64-часовой орбите, миссия которого продолжается с 2024 года .

Чандра — одна из Великих обсерваторий , наряду с космическим телескопом Хаббл , гамма-обсерваторией Комптона (1991–2000 гг.) и космическим телескопом Спитцер (2003–2020 гг.). Телескоп назван в честь лауреата Нобелевской премии индийско-американского астрофизика Субраманьяна Чандрасекара . [7] Его миссия аналогична миссии космического корабля XMM-Newton ЕКА , также запущенного в 1999 году, но эти два телескопа имеют разные конструктивные фокусы, поскольку Chandra имеет гораздо более высокое угловое разрешение и более высокую производительность спектроскопии XMM-Newton.

История

В 1976 году Риккардо Джаккони и Харви Тананбаум предложили НАСА создать рентгеновскую обсерваторию Чандра (в то время называвшуюся AXAF) . Предварительные работы начались в следующем году в Центре космических полетов Маршалла (MSFC) и Смитсоновской астрофизической обсерватории (SAO), где телескоп сейчас работает для НАСА [8] в рентгеновском центре Чандра в Центре астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт . Тем временем в 1978 году НАСА запустило на орбиту первый рентгеновский телескоп Эйнштейна (HEAO-2). Работа над проектом AXAF продолжалась на протяжении 1980-х и 1990-х годов. В 1992 году для снижения затрат космический корабль был модернизирован. Четыре из двенадцати запланированных зеркал были ликвидированы, как и два из шести научных инструментов. Запланированная орбита AXAF была изменена на эллиптическую, достигающую одной трети пути до самой дальней точки Луны. Это исключило возможность улучшения или ремонта с помощью космического корабля "Шаттл" , но поставило обсерваторию над радиационными поясами Земли на большей части ее орбиты. AXAF был собран и испытан компанией TRW (ныне Northrop Grumman Aerospace Systems) в Редондо-Бич , Калифорния .

Космический челнок «Колумбия» , STS-93, запуск в 1999 году.

AXAF был переименован в Chandra в рамках конкурса, проведенного НАСА в 1998 году, на который было подано более 6000 заявок по всему миру. [9] Победители конкурса, Джатила ван дер Вин и Тайрел Джонсон (тогда учитель средней школы и ученик старшей школы соответственно), предложили название в честь лауреата Нобелевской премии индийско-американского астрофизика Субрахманьяна Чандрасекара . Он известен своей работой по определению максимальной массы звезд белых карликов , что привело к лучшему пониманию астрономических явлений высоких энергий, таких как нейтронные звезды и черные дыры . [7] Соответственно, имя Чандра на санскрите означает «луна» . [10]

Первоначально запуск космического корабля планировался на декабрь 1998 года, [9] запуск космического корабля был отложен на несколько месяцев, и в конечном итоге он был запущен 23 июля 1999 года в 04:31 по всемирному координированному времени космическим кораблем «Колумбия» во время STS-93 . Чандра была развернута Кэди Коулман [11] из Колумбии в 11:47 UTC. Двигатель первой ступени инерционной верхней ступени загорелся в 12:48 по всемирному координированному времени, а после горения в течение 125 секунд и отделения вторая ступень загорелась в 12:51 по всемирному координированному времени и горела 117 секунд. [12] При весе 22 753 килограмма (50 162 фунта) [1] это была самая тяжелая полезная нагрузка, когда-либо запускавшаяся шаттлом, вследствие использования двухступенчатой ​​​​ракетной системы инерционной верхней ступени , необходимой для транспортировки космического корабля на высокую орбиту.

Chandra возвращает данные уже через месяц после запуска. Он управляется SAO в рентгеновском центре «Чандра» в Кембридже, штат Массачусетс , при содействии Массачусетского технологического института и компании Northrop Grumman Space Technology. ПЗС ACIS пострадали от повреждений частицами во время первых прохождений радиационного пояса. Чтобы предотвратить дальнейшее повреждение, инструмент теперь удаляется из фокальной плоскости телескопа во время проходов.

Хотя первоначально ожидаемый срок жизни Чандры составлял 5 лет, 4 сентября 2001 года НАСА продлило срок ее жизни до 10 лет «на основе выдающихся результатов обсерватории». [13] Физически Чандра могла продержаться гораздо дольше. Исследование 2004 года, проведенное в рентгеновском центре «Чандра», показало, что обсерватория может прослужить не менее 15 лет. [14] Он активен с 2024 года, и график предстоящих наблюдений опубликован Рентгеновским центром «Чандра». [15]

В июле 2008 года Международная рентгеновская обсерватория , совместный проект ЕКА , НАСА и JAXA , была предложена в качестве следующей крупной рентгеновской обсерватории, но позже была отменена. [16] Позднее ЕКА возродило уменьшенную версию проекта под названием « Усовершенствованный телескоп для астрофизики высоких энергий » (ATHENA) с предполагаемым запуском в 2028 году. [17]

10 октября 2018 года «Чандра» перешла в безопасный режим из-за сбоя гироскопа. НАСА сообщило, что все научные инструменты безопасны. [18] [19] Через несколько дней 3-секундная ошибка в данных от одного гироскопа была обнаружена, и были разработаны планы вернуть «Чандру» в полную эксплуатацию. Гироскоп, в котором произошел сбой, был переведен в резерв и в остальном исправен. [20]

Примеры открытий

Экипаж СТС-93 с масштабной моделью

Данные, собранные Чандрой, значительно продвинули область рентгеновской астрономии . Вот несколько примеров открытий, подтвержденных наблюдениями Чандры:

CXO-изображение коричневого карлика TWA 5B

Техническое описание

Сборка телескопа
Главное зеркало AXAF (Чандра)
Летный отряд HRC Чандры

В отличие от оптических телескопов, которые имеют простые алюминизированные параболические поверхности (зеркала), в рентгеновских телескопах обычно используется телескоп Вольтера, состоящий из вложенных друг в друга цилиндрических параболоидных и гиперболоидных поверхностей, покрытых иридием или золотом . Рентгеновские фотоны будут поглощаться обычными зеркальными поверхностями, поэтому для их отражения необходимы зеркала с низким углом скольжения. Chandra использует четыре пары вложенных зеркал вместе с их опорной структурой, называемой сборкой зеркал высокого разрешения (HRMA); подложка зеркала представляет собой стекло толщиной 2 см, отражающая поверхность — иридиевое покрытие толщиной 33 нм, диаметры — 65 см, 87 см, 99 см и 123 см. [36] Толстая подложка и особенно тщательная полировка позволили получить очень точную оптическую поверхность, которая отвечает за непревзойденное разрешение Chandra: от 80% до 95% входящей энергии рентгеновских лучей фокусируется в круг длительностью в одну угловую секунду . Однако толщина подложки ограничивает долю заполняемого отверстия, что приводит к меньшей площади сбора по сравнению с XMM-Newton .

Эллиптическая орбита Чандры позволяет ей вести непрерывные наблюдения в течение до 55 часов из 65-часового орбитального периода . В своей самой дальней орбитальной точке от Земли Чандра является одним из самых удаленных спутников на околоземной орбите. Эта орбита выводит его за пределы геостационарных спутников и за пределы внешнего пояса Ван Аллена . [37]

Имея угловое разрешение 0,5 угловой секунды (2,4 мкрад), Чандра обладает разрешением более чем в 1000 раз лучшим, чем у первого орбитального рентгеновского телескопа.

CXO использует механические гироскопы [38] , которые представляют собой датчики, которые помогают определить, в каком направлении направлен телескоп. [39] Другие системы навигации и ориентации на борту CXO включают в себя боковую камеру, датчики Земли и Солнца , а также реактивные колеса . Он также имеет два набора двигателей: один для движения, а другой для сброса инерции. [39]

Инструменты

Модуль научных инструментов (SIM) содержит два инструмента в фокальной плоскости: усовершенствованный спектрометр формирования изображений ПЗС (ACIS) и камеру высокого разрешения (HRC), которые перемещают тот, который требуется, в нужное положение во время наблюдения.

ACIS состоит из 10 ПЗС- чипов и обеспечивает изображения, а также спектральную информацию наблюдаемого объекта. Он работает в диапазоне энергий фотонов 0,2–10 кэВ . HRC имеет два компонента микроканальных пластин и изображения в диапазоне 0,1–10 кэВ. Он также имеет временное разрешение 16 микросекунд . Оба этих инструмента можно использовать отдельно или в сочетании с одной из двух передающих решеток обсерватории .

Пропускающие решетки, которые располагаются на оптическом пути за зеркалами, обеспечивают Чандре спектроскопию высокого разрешения. Спектрометр с решеткой пропускания высоких энергий (HETGS) работает в диапазоне 0,4–10 кэВ и имеет спектральное разрешение 60–1000. Спектрометр с решеткой пропускания низкой энергии (LETGS) имеет диапазон 0,09–3 кэВ и разрешение 40–2000.

Резюме: [40]

Галерея

Маркированная схема CXO
Анимация вращения рентгеновской обсерватории Чандра вокруг Земли от 7 августа 1999 г.
  Чандра  ·   Земля

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd "Краткая информация о рентгеновской обсерватории Чандра" . Центр космических полетов Маршалла. Архивировано из оригинала 12 февраля 2022 года . Проверено 16 сентября 2017 г.
  2. ^ abcdef «Спецификации Чандры». НАСА/Гарвард . Проверено 3 сентября 2015 г.
  3. ^ «Международный рейс № 210: STS-93» . Spacefacts.de . Проверено 29 апреля 2018 г.
  4. ^ "Рентгеновская обсерватория Чандра - Орбита" . Небеса Выше . 3 сентября 2015 года . Проверено 3 сентября 2015 г.
  5. ^ "Рентгеновская обсерватория Чандра: Обзор" . Рентгеновский центр Чандра . Проверено 3 сентября 2015 г.
  6. ^ Ридпат, Ян (2012). Астрономический словарь (2-е изд.). Издательство Оксфордского университета. п. 82. ИСБН 978-0-19-960905-5.
  7. ^ ab «И со-победителями стали...» Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт. 1998. Архивировано из оригинала 12 января 2014 года . Проверено 12 января 2014 г.
  8. ^ "Рентгеновский центр Чандра" . cxc.cfa.harvard.edu . Проверено 21 февраля 2022 г.
  9. ↑ Аб Такер, Уоллес (31 октября 2013 г.). «Тайрел Джонсон и Джатила ван дер Вин - победители конкурса имени Чандры - где они сейчас?». Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт . Проверено 12 января 2014 г.
  10. ^ Кэмпбелл, Майк. «Значение, происхождение и история имени Чандра». За именем . Проверено 12 июля 2022 г.
  11. ^ НАСА. «Изображение: 23 июля 1999 года. Рентгеновская обсерватория Чандра ожидает развертывания». физ.орг . Проверено 21 февраля 2022 г.
  12. ↑ Драхлис, Дэйв (23 июля 1999 г.). «Отчет о состоянии рентгеновской обсерватории Чандра: 23 июля 1999 г., 18:00 по восточному времени». Отчеты о состоянии Центра космических полетов Маршалла. НАСА. Архивировано из оригинала 26 февраля 2000 года . Проверено 9 сентября 2018 г.
  13. ^ «Миссия Чандры продлена до 2009 года» . Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт. 28 сентября 2001 г.
  14. ^ Шварц, Дэниел А. (август 2004 г.). «Развитие и научное влияние рентгеновской обсерватории Чандра». Международный журнал современной физики Д. 13 (7): 1239–1248. arXiv : astro-ph/0402275 . Бибкод : 2004IJMPD..13.1239S. дои : 10.1142/S0218271804005377. S2CID  858689.
  15. ^ «Долгосрочный график CXO» . cxc.harvard.edu . Проверено 21 февраля 2022 г.
  16. ^ "Международная рентгеновская обсерватория". НАСА.gov . Архивировано из оригинала 3 марта 2008 года . Проверено 28 марта 2014 г.
  17. ↑ Хауэлл, Элизабет (1 ноября 2013 г.). «Рентгеновский космический телескоп будущего может быть запущен в 2028 году». Space.com . Проверено 1 января 2014 г.
  18. Рианна Кузер, Аманда (12 октября 2018 г.). «Еще один космический телескоп НАСА только что перешел в безопасный режим». CNET . Проверено 14 октября 2018 г.
  19. ^ Данбар, Брайан, изд. (12 октября 2018 г.). «Чандра переходит в безопасный режим; расследование продолжается». НАСА. Архивировано из оригинала 11 ноября 2022 года . Проверено 14 октября 2018 г.
  20. ^ Чоу, Фелиция; Портер, Молли; Вацке, Меган (24 октября 2018 г.). «Операции Chandra возобновляются после выявления причины перехода в безопасный режим». НАСА/ Смитсоновский институт .
  21. ^ Холл, Алан. «Чандра видит свой« первый свет »». Научный американец . Проверено 27 сентября 2023 г.
  22. ^ «Студенты, использующие данные НАСА и ННФ, совершают звездные открытия; выигрывают соревнование научных команд» (пресс-релиз). НАСА. 12 декабря 2000 г. Выпуск 00-195. Архивировано из оригинала 10 мая 2013 года . Проверено 15 апреля 2013 г.
  23. ^ Бонаменте, Массимилиано; Джой, Маршалл; ЛаРок, Сэмюэл; Карлстром, Джон; Риз, Эрик; Доусон, Кайл (10 августа 2006 г.). «Определение шкалы космических расстояний на основе эффекта Сюняева-Зельдовича и рентгеновских измерений Чандрой скоплений галактик с большим красным смещением». Астрофизический журнал . 647 (1): 25–54. arXiv : astro-ph/0512349 . Бибкод : 2006ApJ...647...25B. дои : 10.1086/505291. S2CID  15723115.
  24. ^ Клоу, Дуглас; Брадач, Маруша; Гонсалес, Энтони; Маркевич, Максим; Рэндалл, Скотт; Джонс, Кристина; Зарицкий, Денис (30 августа 2006 г.). «Прямое эмпирическое доказательство существования темной материи». Астрофизический журнал . 648 (2): L109–L113. arXiv : astro-ph/0608407 . Бибкод : 2006ApJ...648L.109C. дои : 10.1086/508162 .
  25. ^ Рой, Стив; Вацке, Меган (октябрь 2006 г.). «Чандра рассматривает мюзикл «Черная дыра»: эпично, но нестандартно» (пресс-релиз). Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт.
  26. ^ Мадейски, Грег (2005). Недавние и будущие наблюдения в рентгеновском и гамма-диапазонах: Chandra, Suzaku, GLAST и NuSTAR . Астрофизические источники частиц и излучения высоких энергий. 20–24 июня 2005 г. Торунь, Польша. Материалы конференции AIP. Том. 801. с. 21. arXiv : astro-ph/0512012 . дои : 10.1063/1.2141828.
  27. ^ «Загадочные рентгеновские лучи Юпитера». НАСА.gov . 7 марта 2002 года . Проверено 12 июля 2022 г.
  28. ^ Харрингтон, JD; Андерсон, Джанет; Эдмондс, Питер (24 сентября 2012 г.). «Чандра НАСА показывает, что Млечный Путь окружен ореолом горячего газа» . НАСА.gov .
  29. ^ «M60-UCD1: Ультракомпактная карликовая галактика» . НАСА.gov . 24 сентября 2013 г.
  30. ^ Аб Чоу, Фелиция; Андерсон, Джанет; Вацке, Меган (5 января 2015 г.). «РЕЛИЗ 15-001 - «Чандра» НАСА обнаружила рекордную вспышку из черной дыры Млечного Пути». НАСА . Проверено 6 января 2015 г.
  31. ^ «Обнаружение рентгеновских лучей проливает новый свет на Плутон». Лаборатория прикладной физики . 14 сентября 2016. Архивировано из оригинала 17 октября 2016 года . Проверено 17 ноября 2016 г.
  32. ↑ Ринкон, Пол (25 октября 2021 г.). «Признаки первой планеты, обнаруженной за пределами нашей галактики». Новости BBC . Архивировано из оригинала 25 октября 2021 года.
  33. ↑ Крейн, Лия (23 сентября 2020 г.). «Астрономы, возможно, нашли первую планету в другой галактике». Новый учёный . Проверено 25 сентября 2020 г.
  34. ^ Ди Стефано, Р.; и другие. (18 сентября 2020 г.). «M51-ULS-1b: первый кандидат на планету во внешней галактике». arXiv : 2009.08987 [astro-ph.HE].
  35. ↑ Мохон, Ли (30 марта 2021 г.). «Обнаружены первые рентгеновские лучи Урана». НАСА. Архивировано из оригинала 25 июля 2022 года . Проверено 3 апреля 2021 г.
  36. ^ Гаец, ТиДжей; Иериус, Диаб (28 января 2005 г.). «Руководство пользователя HRMA» (PDF) . Рентгеновский центр Чандра. Архивировано из оригинала (PDF) 10 февраля 2006 г.
  37. ^ Готт, Дж. Ричард; Юрич, Марио (2006). «Логарифмическая карта Вселенной». Университет Принстон.
  38. ^ «Часто задаваемые технические вопросы (FAQ)» . Космический телескоп Джеймса Уэбба. НАСА . Проверено 14 декабря 2016 г.
  39. ^ ab «Космический корабль: движение, тепло и энергия». Рентгеновская обсерватория Чандра. НАСА. 17 марта 2014 года . Проверено 14 декабря 2016 г.
  40. ^ «Научные инструменты». Центр астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт . Проверено 17 ноября 2016 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с рентгеновской обсерваторией Чандра .