Observatório de raios-X Chandra - Chandra X-ray Observatory
Nomes | Instalação avançada de astrofísica de raios-X (AXAF) | ||||||||||
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Tipo de missão | Astronomia de raios-x | ||||||||||
Operador | NASA / SAO / CXC | ||||||||||
COSPAR ID | 1999-040B | ||||||||||
SATCAT nº | 25867 | ||||||||||
Local na rede Internet | http://chandra.harvard.edu/ | ||||||||||
Duração da missão | Planejado: 5 anos decorridos: 22 anos, 1 mês, 1 dia |
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Propriedades da espaçonave | |||||||||||
Fabricante | TRW Inc. | ||||||||||
Massa de lançamento | 5.860 kg (12.930 lb) | ||||||||||
Massa seca | 4.790 kg (10.560 lb) | ||||||||||
Dimensões | Implantado: 13,8 × 19,5 m (45,3 × 64,0 pés) Retraído: 11,8 × 4,3 m (38,7 × 14,0 pés) |
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Poder | 2.350 W | ||||||||||
Início da missão | |||||||||||
Data de lançamento | 23 de julho de 1999, 04: 30: 59.984 UTC | ||||||||||
Foguete | Ônibus espacial Columbia ( STS-93 ) | ||||||||||
Local de lançamento | Kennedy LC-39B | ||||||||||
Parâmetros orbitais | |||||||||||
Sistema de referência | Geocêntrico | ||||||||||
Regime | Altamente elíptico | ||||||||||
Semi-eixo maior | 80.795,9 km (50.204,2 mi) | ||||||||||
Excentricidade | 0,743972 | ||||||||||
Altitude do perigeu | 14.307,9 km (8.890,5 mi) | ||||||||||
Altitude de apogeu | 134.527,6 km (83.591,6 mi) | ||||||||||
Inclinação | 76,7156 ° | ||||||||||
Período | 3809,3 min | ||||||||||
RAAN | 305,3107 ° | ||||||||||
Argumento de perigeu | 267,2574 ° | ||||||||||
Anomalia média | 0,3010 ° | ||||||||||
Movimento médio | 0,3780 rev / dia | ||||||||||
Época | 4 de setembro de 2015, 04:37:54 UTC | ||||||||||
Revolução no. | 1358 | ||||||||||
Telescópio principal | |||||||||||
Modelo | Wolter tipo 1 | ||||||||||
Diâmetro | 1,2 m (3,9 pés) | ||||||||||
Comprimento focal | 10,0 m (32,8 pés) | ||||||||||
Área de coleta | 0,04 m 2 (0,43 pés quadrados) | ||||||||||
Comprimentos de onda | Raio-X : 0,12–12 nm (0,1–10 keV ) | ||||||||||
Resolução | 0,5 arcsec | ||||||||||
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O Chandra X-ray Observatory ( CXO ), anteriormente conhecido como Advanced X-ray Astrophysics Facility ( AXAF ), é um telescópio espacial de primeira classe lançado a bordo do ônibus espacial Columbia durante o STS-93 pela NASA em 23 de julho de 1999. Chandra é sensível a fontes de raios-X 100 vezes mais fracas do que qualquer telescópio de raios-X anterior , possibilitado pela alta resolução angular de seus espelhos. Como a atmosfera da Terra absorve a grande maioria dos raios X , eles não são detectáveis pelos telescópios terrestres ; portanto, telescópios baseados no espaço são necessários para fazer essas observações. Chandra é um satélite da Terra em uma órbita de 64 horas e sua missão está em andamento em 2021.
Chandra é um dos Grandes Observatórios , junto com o Telescópio Espacial Hubble , o Observatório Compton Gamma Ray (1991-2000) e o Telescópio Espacial Spitzer (2003-2020). O telescópio deve o seu nome ao astrofísico indiano-americano Subrahmanyan Chandrasekhar, vencedor do Prêmio Nobel . Sua missão é semelhante ao da ESA 's XMM-Newton nave espacial, também lançado em 1999, mas os dois telescópios têm diferentes focos de design; Chandra tem uma resolução angular muito maior.
História
Em 1976, o Chandra X-ray Observatory (denominado AXAF na época) foi proposto à NASA por Riccardo Giacconi e Harvey Tananbaum. O trabalho preliminar começou no ano seguinte no Marshall Space Flight Center (MSFC) e no Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). Nesse ínterim, em 1978, a NASA lançou o primeiro telescópio de raios-X de imagem, Einstein (HEAO-2), em órbita. O trabalho continuou no projeto AXAF durante as décadas de 1980 e 1990. Em 1992, para reduzir custos, a espaçonave foi redesenhada. Quatro dos doze espelhos planejados foram eliminados, assim como dois dos seis instrumentos científicos. A órbita planejada da AXAF foi alterada para uma elíptica, atingindo um terço do caminho até a Lua em seu ponto mais distante. Isso eliminou a possibilidade de melhorias ou reparos pelo ônibus espacial, mas colocou o observatório acima dos cinturões de radiação da Terra na maior parte de sua órbita. O AXAF foi montado e testado pela TRW (agora Northrop Grumman Aerospace Systems) em Redondo Beach , Califórnia .
AXAF foi renomeada para Chandra como parte de um concurso realizado pela NASA em 1998, que atraiu mais de 6.000 inscrições em todo o mundo. Os vencedores do concurso, Jatila van der Veen e Tyrel Johnson (então professora e estudante do ensino médio, respectivamente), sugeriram o nome em homenagem ao astrofísico indiano-americano Subrahmanyan Chandrasekhar, vencedor do Prêmio Nobel . Ele é conhecido por seu trabalho na determinação da massa máxima de estrelas anãs brancas , levando a uma maior compreensão dos fenômenos astronômicos de alta energia, como estrelas de nêutrons e buracos negros. Apropriadamente, o nome Chandra significa "lua" em sânscrito .
Originalmente programado para ser lançado em dezembro de 1998, a espaçonave atrasou vários meses, sendo lançada em 23 de julho de 1999, às 04:31 UTC pelo Ônibus Espacial Columbia durante o STS-93 . Chandra foi enviado de Columbia às 11:47 UTC. O motor do primeiro estágio inercial do estágio superior acendeu às 12:48 UTC e, após queimar por 125 segundos e se separar, o segundo estágio acendeu às 12:51 UTC e queimou por 117 segundos. Com 22.753 kg (50.162 lb), foi a carga útil mais pesada já lançada pelo ônibus espacial, uma consequência do sistema de foguete impulsionador Inertial Upper Stage necessário para transportar a espaçonave para sua órbita alta.
O Chandra tem retornado dados desde o mês após seu lançamento. É operado pelo SAO no Chandra X-ray Center em Cambridge, Massachusetts , com assistência do MIT e Northrop Grumman Space Technology. Os ACIS CCDs sofreram danos por partículas durante as primeiras passagens do cinturão de radiação. Para evitar mais danos, o instrumento agora é removido do plano focal do telescópio durante as passagens.
Embora o Chandra tenha recebido inicialmente uma expectativa de vida útil de 5 anos, em 4 de setembro de 2001, a NASA estendeu seu tempo de vida para 10 anos "com base nos excelentes resultados do observatório". Fisicamente, Chandra poderia durar muito mais tempo. Um estudo de 2004 realizado no Chandra X-ray Center indicou que o observatório poderia durar pelo menos 15 anos.
Em julho de 2008, o Observatório Internacional de Raios-X , um projeto conjunto entre ESA , NASA e JAXA , foi proposto como o próximo grande observatório de raios-X, mas foi posteriormente cancelado. A ESA mais tarde ressuscitou uma versão reduzida do projeto como o Telescópio Avançado para Astrofísica de Alta Energia (ATHENA), com um lançamento proposto em 2028.
Em 10 de outubro de 2018, o Chandra entrou em operações no modo de segurança, devido a uma falha do giroscópio. A NASA informou que todos os instrumentos científicos eram seguros. Em poucos dias, o erro de 3 segundos nos dados de um giroscópio foi compreendido e foram feitos planos para retornar o Chandra ao serviço completo. O giroscópio que apresentou a falha foi colocado em reserva e, por outro lado, está saudável.
Exemplos de descobertas
Os dados coletados pelo Chandra avançaram muito no campo da astronomia de raios-X . Aqui estão alguns exemplos de descobertas apoiadas por observações do Chandra:
- A primeira imagem luminosa , do remanescente de supernova Cassiopeia A , deu aos astrônomos seu primeiro vislumbre do objeto compacto no centro do remanescente, provavelmente uma estrela de nêutrons ou buraco negro . (Pavlov, et al. , 2000)
- Na Nebulosa do Caranguejo , outro remanescente de supernova, Chandra mostrou um anel nunca antes visto ao redor do pulsar central e jatos que haviam sido vistos apenas parcialmente por telescópios anteriores. (Weisskopf, et al. , 2000)
- A primeira emissão de raios-X foi vista do buraco negro supermassivo , Sagitário A * , no centro da Via Láctea . (Baganoff, et al. , 2001)
- Chandra encontrou muito mais gás frio do que o esperado em espiral para o centro da Galáxia de Andrômeda .
- Frentes de pressão foram observadas em detalhes pela primeira vez em Abell 2142 , onde aglomerados de galáxias estão se fundindo.
- As primeiras imagens em raios-X da onda de choque de uma supernova foram tiradas do SN 1987A .
- Chandra mostraram pela primeira vez que a sombra de uma pequena Galaxy , uma vez que está a ser cannibalized por uma maior, de uma imagem de Perseus A .
- Um novo tipo de buraco negro foi descoberto na galáxia M82 , meados de massa objetos pretendia ser o elo perdido entre os buracos negros estelares porte- e buracos negros supermassivos . (Griffiths, et al. , 2000)
- As linhas de emissão de raios X foram associadas pela primeira vez a uma explosão de raios gama , Beethoven Burst GRB 991216. (Piro, et al. , 2000)
- Estudantes do ensino médio, usando dados do Chandra, descobriram uma estrela de nêutrons no remanescente da supernova IC 443 .
- As observações de Chandra e BeppoSAX sugerem que explosões de raios gama ocorrem em regiões de formação de estrelas .
- Dados do Chandra sugeriram que RX J1856.5-3754 e 3C58 , antes considerados pulsares, podem ser objetos ainda mais densos: estrelas de quark . Esses resultados ainda são debatidos.
- Ondas sonoras de atividades violentas ao redor de um buraco negro supermassivo foram observadas no Perseus Cluster (2003).
- TWA 5B, uma anã marrom , foi vista orbitando um sistema binário de estrelas semelhantes ao Sol .
- Quase todas as estrelas na sequência principal são emissores de raios-X. (Schmitt & Liefke, 2004)
- A sombra de raios-X de Titã foi vista quando ele transitou pela Nebulosa do Caranguejo.
- Emissões de raios-X de materiais que caem de um disco protoplanetário em uma estrela. (Kastner, et al. , 2004)
- Constante de Hubble medida em 76,9 km / s / Mpc usando o efeito Sunyaev-Zel'dovich .
- 2006 Chandra encontrou fortes evidências de que a matéria escura existe ao observar a colisão de superaglomerados.
- 2006 Loops de emissão de raios-X, anéis e filamentos descobertos em torno de um buraco negro supermassivo dentro de Messier 87 implicam na presença de ondas de pressão, ondas de choque e ondas sonoras. A evolução do Messier 87 pode ter sido dramaticamente afetada.
- As observações do aglomerado Bullet colocam limites na seção transversal da auto-interação da matéria escura .
- Fotografia "A Mão de Deus" de PSR B1509-58 .
- Raios-x de Júpiter vindos dos pólos, não do anel auroral.
- Um grande halo de gás quente foi encontrado em torno da Via Láctea.
- Observada galáxia anã extremamente densa e luminosa M60-UCD1 .
- Em 5 de janeiro de 2015, a NASA relatou que o CXO observou uma explosão de raios-X 400 vezes mais brilhante do que o normal, um recorde, de Sagitário A * , um buraco negro supermassivo no centro da galáxia da Via Láctea . O evento incomum pode ter sido causado pela quebra de um asteróide caindo no buraco negro ou pelo emaranhamento de linhas de campo magnético dentro do gás fluindo para Sagitário A *, de acordo com astrônomos.
- Em setembro de 2016, foi anunciado que o Chandra detectou emissões de raios-X de Plutão , a primeira detecção de raios-X de um objeto do cinturão de Kuiper . Chandra fez as observações em 2014 e 2015, apoiando a espaçonave New Horizons para seu encontro em julho de 2015.
- Em abril de 2021, a NASA anunciou as descobertas do lendário observatório em um tweet dizendo "Urano emite raios X, descobrem os astrônomos". A descoberta teria "implicações intrigantes para a compreensão de Urano" se fosse confirmado que os raios X se originam do planeta e não são emitidos pelo sol. [21]
Descrição técnica
Ao contrário dos telescópios ópticos que possuem superfícies parabólicas simples aluminizadas (espelhos), os telescópios de raios X geralmente usam um telescópio Wolter que consiste em superfícies cilíndricas parabolóides e hiperbolóides revestidas com irídio ou ouro . Os fótons de raios-X seriam absorvidos por superfícies espelhadas normais, então espelhos com um ângulo de rastro baixo são necessários para refleti-los. O Chandra usa quatro pares de espelhos aninhados, junto com sua estrutura de suporte, chamada de High Resolution Mirror Assembly (HRMA); o substrato do espelho é de vidro de 2 cm de espessura, com a superfície refletora um revestimento de irídio de 33 nm e os diâmetros são 65 cm, 87 cm, 99 cm e 123 cm. O substrato espesso e o polimento particularmente cuidadoso permitiram uma superfície ótica muito precisa, que é responsável pela resolução incomparável do Chandra: entre 80% e 95% da energia de raios-X de entrada é focada em um círculo de um arco-segundo . No entanto, a espessura do substrato limita a proporção da abertura que é preenchida, levando à baixa área de coleta em comparação com o XMM-Newton .
A órbita altamente elíptica do Chandra permite que ele observe continuamente por até 55 horas de seu período orbital de 65 horas . Em seu ponto orbital mais distante da Terra, Chandra é um dos mais distantes satélites em órbita da Terra. Esta órbita o leva além dos satélites geoestacionários e além do cinturão de Van Allen externo .
Com uma resolução angular de 0,5 segundo de arco (2,4 µrad), o Chandra possui uma resolução 1000 vezes melhor do que a do primeiro telescópio orbital de raios-X.
O CXO usa giroscópios mecânicos , que são sensores que ajudam a determinar para que direção o telescópio está apontado. Outros sistemas de navegação e orientação a bordo do CXO incluem uma câmera de aspecto, sensores da Terra e do Sol e rodas de reação . Ele também tem dois conjuntos de propulsores, um para movimento e outro para impulso de descarga.
Instrumentos
O Science Instrument Module (SIM) mantém os dois instrumentos de plano focal, o Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) e a High Resolution Camera (HRC), movendo o que for necessário para a posição durante uma observação.
ACIS consiste em 10 chips CCD e fornece imagens, bem como informações espectrais do objeto observado. Ele opera na faixa de energia de fótons de 0,2–10 keV . HRC tem dois componentes de placa de microcanais e imagens na faixa de 0,1–10 keV. Ele também tem uma resolução de tempo de 16 microssegundos . Ambos os instrumentos podem ser usados sozinhos ou em conjunto com uma das duas grades de transmissão do observatório .
As grades de transmissão, que oscilam no caminho óptico atrás dos espelhos, fornecem ao Chandra espectroscopia de alta resolução. O espectrômetro de grade de transmissão de alta energia (HETGS) funciona em 0,4–10 keV e tem uma resolução espectral de 60–1000. O espectrômetro de grade de transmissão de baixa energia (LETGS) tem uma faixa de 0,09–3 keV e uma resolução de 40–2000.
Resumo:
- Câmera de alta resolução (HRC)
- Espectrômetro avançado de imagem CCD (ACIS)
- Espectrômetro de grade de transmissão de alta energia (HETGS)
- Espectrômetro de grade de transmissão de baixa energia (LETGS)
Galeria
Raios-X de Plutão .
Júpiter em luz de raios-X .
Remanescente de Tycho Supernova na luz de raios-X .
M31 Core em luz de raios-X .
PSR B1509-58 - vermelho, verde e azul / energia máxima.
A turbulência pode impedir o resfriamento dos aglomerados de galáxias .
Raio-X brilhante de Sagitário A * , buraco negro supermassivo na Via Láctea .
SNR 0519–69.0 - restos de uma estrela explodindo na Grande Nuvem de Magalhães .
Imagens divulgadas em comemoração ao Ano Internacional da Luz 2015 .
GK Persei : Nova de 1901.
Anéis de luz de raios-X de uma estrela de nêutrons em Circinus X-1 .
Cygnus X-1 , primeiro buraco negro forte descoberto.
Veja também
- AGILE (satélite) , um telescópio orbital italiano de raios-X
- Grande programa de Observatórios
- Lista de telescópios espaciais
- Lista de telescópios espaciais de raios-X
- Observatório de raios-X Lynx , possível sucessor
- NuSTAR
- Suzaku , um satélite irmão originário de AXAF-S (espectrômetro)
- Astronomia de raios-x
Referências
Leitura adicional
- Griffiths, RE; Ptak, A .; Feigelson, ED; Garmire, G .; Townsley, L .; Brandt, WN; Sambruna, R .; Bregman, JN (2000). "Plasma quente e binários de buraco negro na galáxia starburst M82". Ciência . 290 (5495): 1325–1328. Bibcode : 2000Sci ... 290.1325G . doi : 10.1126 / science.290.5495.1325 . PMID 11082054 .
- Pavlov, GG; Zavlin, VE; Aschenbach, B .; Trumper, J .; Sanwal, D. (2000). "O objeto central compacto em Cassiopeia A: uma estrela de nêutrons com tampas polares quentes ou um buraco negro?". The Astrophysical Journal . 531 (1): L53 – L56. arXiv : astro-ph / 9912024 . Bibcode : 2000ApJ ... 531L..53P . doi : 10.1086 / 312521 . PMID 10673413 . S2CID 16849221 .
- Piro, L .; Garmire, G .; Garcia, M .; Stratta, G .; Costa, E .; Feroci, M .; Meszaros, P .; Vietri, M .; Bradt, H .; et al. (2000). "Observação de linhas de raios-X a partir de uma explosão de raios gama (GRB991216): evidência de material ejetado em movimento do progenitor". Ciência . 290 (5493): 955–958. arXiv : astro-ph / 0011337 . Bibcode : 2000Sci ... 290..955P . doi : 10.1126 / science.290.5493.955 . PMID 11062121 . S2CID 35190896 .
- Weisskopf, MC; Hester, JJ; Tennant, AF; Elsner, RF; Schulz, NS; Marshall, HL; Karovska, M .; Nichols, JS; Swartz, DA; et al. (2000). "Descoberta da Estrutura Espacial e Espectral na Emissão de Raios-X da Nebulosa do Caranguejo". The Astrophysical Journal . 536 (2): L81 – L84. arXiv : astro-ph / 0003216 . Bibcode : 2000ApJ ... 536L..81W . doi : 10.1086 / 312733 . PMID 10859123 . S2CID 14879330 .
- Baganoff, FK; Bautz, MW; Brandt, WN; Chartas, G .; Feigelson, ED; Garmire, GP; Maeda, Y .; Morris, M .; Ricker, GR; et al. (2001). "Raios-X rápidos disparando da direção do buraco negro supermassivo no Centro Galáctico". Nature . 413 (6851): 45–48. arXiv : astro-ph / 0109367 . Bibcode : 2001Natur.413 ... 45B . doi : 10.1038 / 35092510 . PMID 11544519 . S2CID 2298716 .
- Kastner, JH; Richmond, M .; Grosso, N .; Weintraub, DA; Simon, T .; Frank, A .; Hamaguchi, K .; Ozawa, H .; Henden, A. (2004). "Uma explosão de raios-X da jovem estrela que se acumula rapidamente que ilumina a nebulosa de McNeil". Nature . 430 (6998): 429–431. arXiv : astro-ph / 0408332 . Bibcode : 2004Natur.430..429K . doi : 10.1038 / nature02747 . PMID 15269761 . S2CID 1186552 .
- Swartz, Douglas A .; Wolk, Scott J .; Fruscione, Antonella (20 de abril de 2010). "A primeira década de descoberta de Chandra" . Anais da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos da América . 107 (16): 7127–7134. Bibcode : 2010PNAS..107.7127S . doi : 10.1073 / pnas.0914464107 . PMC 2867717 . PMID 20406906 .
links externos
- Chandra X-ray Observatory da NASA.gov
- Observatório de raios-X Chandra em Harvard.edu
- Chandra X-ray Observatory no YouTube
- Podcast Chandra (2010) por Astronomy Cast