Chandra X-ray Observatory

Chandra X-Ray Observatory
Chandra artist illustration.jpg
Illustratie van Chandra
Namen Advanced Ray Astrophysics Facility (AXAF)
Missietype Röntgenstralen astronomie
Operator NASA/ Sao/ CXC
COSPAR ID 1999-040B Edit this at Wikidata
Satcat nee. 25867
Website https://chandra.harvard.edu/
Missieduur Gepland: 5 jaar
Verstreken: 23 jaar, 2 maanden, 29 dagen
Ruimtevaartuigen
Fabrikant TRW Inc.
Lanceer massa 5.860 kg (12.930 lb)[1]
Droge massa 4.790 kg (10.560 lb)[1]
Dimensies Implemented: 13,8 × 19,5 m (45,3 × 64.0 ft)[2]
Opgeborgen: 11,8 × 4,3 m (38,7 × 14,0 ft)[1]
Stroom 2.350 W[2]
Start van missie
Lanceerdatum 23 juli 1999, 04: 30: 59.984 UTC[3]
Raket Ruimteschip Columbia (STS-93)
Lanceringssite Kennedy LC-39B
Orbitale parameters
Referentie systeem Geocentrisch
Regime Zeer elliptisch
Semi-major as 80.795,9 km (50,204,2 km)
Excentriciteit 0.743972
Perigee hoogte 14.307,9 km (8.890,5 km)
Apogee hoogte 134.527,6 km (83.591,6 km)
Helling 76.7156 °
Periode 3809.3 min
Raan 305.3107 °
Argument van Perigee 267.2574 °
Gemiddelde anomalie 0.3010 °
Gemiddelde beweging 0.3780 REV/DAG
Tijdperk 4 september 2015, 04:37:54 UTC[4]
Revolutie nee. 1358
Hoofdtelescoop
Type Wolter Type 1[5]
Diameter 1,2 m (3,9 ft)[2]
Brandpuntsafstand 10.0 m (32,8 ft)[2]
Verzamelruimte 0,04 m2 (0,43 m²)[2]
Golflengten Röntgenfoto: 0,12–12nm (0,1-10Kev)[6]
Oplossing 0,5 arcsec[2]
 

De Chandra X-Ray Observatory (Cxo), eerder bekend als de Geavanceerde röntgenfaciliteit Astrofysica (Axaf), is een Vlaggenschipklasse ruimtetelescoop gelanceerd aan boord van de Ruimteschip Columbia gedurende STS-93 door NASA op 23 juli 1999. Chandra is gevoelig voor Röntgenbronnen 100 keer zwakker dan enige vorige Röntgentelescoop, ingeschakeld door de high hoekige resolutie van zijn spiegels. Sinds de de atmosfeer van de aarde absorbeert de overgrote meerderheid van röntgenstralen, ze zijn niet detecteerbaar van op aarde gevestigd telescopen; Daarom zijn op ruimte gebaseerde telescopen vereist om deze observaties te maken. Chandra is een aarde satelliet in een baan van 64 uur, en zijn missie is aan de gang vanaf 2022.

Chandra is een van de Geweldige observatoria, samen met de Hubble Space Telescope, Compton Gamma Ray Observatory (1991-2000), en de Spitzer Space Telescope (2003–2020). De telescoop is vernoemd naar de Nobelprijswinning Indisch-Amerikaans astrofysicus Subrahmanyan Chandrasekhar.[7] De missie is vergelijkbaar met die van ESA's XMM-Newton ruimtevaartuigen, ook gelanceerd in 1999, maar de twee telescopen hebben verschillende ontwerpfoci; Chandra heeft een veel hogere hoekresolutie.

Geschiedenis

In 1976 werd het Chandra Ray Observatory (destijds axaf genoemd) aan NASA voorgesteld door Riccardo giacconi en Harvey Tananbaum. Voorlopig werk begon het volgende jaar bij Marshall Space Flight Center (MSFC) en de Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), waar de telescoop nu wordt geëxploiteerd voor NASA[8] in het röntgencentrum van Chandra in de Centrum voor astrofysica | Harvard & Smithsonian. In de tussentijd lanceerde NASA in 1978 de eerste Imaging Ray Telescope, Einstein (Seoo-2), in een baan. Het werk ging door aan het AXAF -project gedurende de jaren tachtig en negentig. In 1992 werd het ruimtevaartuig opnieuw ontworpen om de kosten te verlagen. Vier van de twaalf geplande spiegels werden geëlimineerd, evenals twee van de zes wetenschappelijke instrumenten. De geplande baan van Axaf werd gewijzigd in een elliptische, en bereikte een derde van de weg naar de maan op het verste punt. Dit elimineerde de mogelijkheid van verbetering of reparatie door de Ruimteschip maar leg het observatorium boven de aarde stralingsbanden voor het grootste deel van zijn baan. Axaf werd geassembleerd en getest door Trw (nu Northrop Grumman Ruimtevaartsystemen) in Redondo Beach, Californië.

STS-93 Lanceert in 1999

Axaf werd omgedoopt tot Chandra als onderdeel van een wedstrijd van NASA in 1998, die wereldwijd meer dan 6.000 inzendingen trok.[9] De wedstrijdwinnaars, Jatila van der Veen en Tyrel Johnson (toen respectievelijk een middelbare schoolleraar en middelbare scholier) suggereerden de naam ter ere van Nobelprijs - winnen Indisch-Amerikaans astrofysicus Subrahmanyan Chandrasekhar. Hij staat bekend om zijn werk bij het bepalen van de maximale massa van witte dwerg Sterren, wat leidt tot een groter begrip van astronomische fenomenen met veel energie zoals neutronensterren en zwarte gaten.[7] Passend, de naam Chandra betekent "maan" in Sanskriet-.[10]

Oorspronkelijk gepland om in december 1998 te worden gelanceerd,[9] Het ruimtevaartuig werd enkele maanden vertraagd en werd uiteindelijk gelanceerd op 23 juli 1999, om 04:31 UTC door Ruimteschip Columbia gedurende STS-93. Chandra werd ingezet door Cady Coleman[11] van Columbia om 11:47 UTC. De eerste fase motor van de traagheidsfase ontstak om 12:48 UTC, en na 125 seconden te hebben verbrand en te scheiden, ontstond de tweede fase om 12:51 UTC en verbrand 117 seconden.[12] Op 22.753 kilogram (50,162 lb),[1] Het was de zwaarste lading ooit gelanceerd door de shuttle, een gevolg van de tweetrap Traagheid bovenste stadium Booster -raketsysteem moest het ruimtevaartuig naar zijn hoge baan transporteren.

Chandra retourneert gegevens sinds de maand nadat deze werd gelanceerd. Het wordt bediend door de SAO in het Chandra X-Ray Center in Cambridge, Massachusetts, met hulp van MIT en Northrop Grumman Ruimtetechnologie. De ACIS CCD's leed deeltjesschade tijdens passages voor vroege stralingsgordel. Om verdere schade te voorkomen, wordt het instrument nu tijdens passages uit het brandvlak van de telescoop verwijderd.

Hoewel Chandra aanvankelijk een verwachte levensduur van 5 jaar kreeg, breidde NASA op 4 september 2001 zijn levensduur verlengd tot 10 jaar "op basis van de uitstekende resultaten van het observatorium."[13] Fysiek Chandra kan veel langer meegaan. Een studie uit 2004 uitgevoerd in het Chandra X-Ray Center gaf aan dat het observatorium minstens 15 jaar zou kunnen duren.[14] Het is actief vanaf 2022 en heeft een aankomend schema van observaties gepubliceerd door het Chandra X-Ray Center.[15]

In juli 2008, de Internationaal röntgenobservatorium, een gezamenlijk project tussen ESA, NASA en Jaxa, werd voorgesteld als het volgende grote röntgenobservatorium, maar werd later geannuleerd.[16] ESA heeft later een ingeslagen versie van het project herrezen als de Geavanceerde telescoop voor astrofysica met hoge energie (Athena), met een voorgestelde lancering in 2028.[17]

Op 10 oktober 2018 ging Chandra in op veilige modusactiviteiten, vanwege een gyroscoop glitch. NASA meldde dat alle wetenschapsinstrumenten veilig waren.[18][19] Binnen enkele dagen werd de fout van 3 seconden in gegevens van één gyro begrepen en werden plannen gemaakt om Chandra terug te brengen naar volledige dienst. De gyroscoop die de glitch heeft ervaren, werd in reserve geplaatst en is anders gezond.[20]

In 2020 kan Chandra naar verluidt een observatie hebben gedaan van een exoplanet in de Whirlpool Galaxy, die de eerste planeet zou zijn die buiten de Melkweg is ontdekt.[21][22][23]

Voorbeeld ontdekkingen

Bemanning van STS-93 met een schaalmodel

De gegevens die door Chandra zijn verzameld, hebben het veld van sterk voortgebracht Röntgenstralen astronomie. Hier zijn enkele voorbeelden van ontdekkingen die worden ondersteund door observaties uit Chandra:

CXO -afbeelding van de bruine dwerg TWA 5B
  • TWA 5B, a bruine dwerg, werd gezien in een baan om een binair systeem van zonachtig sterren.
  • Bijna alle sterren op de Hoofdreeks zijn röntgen-emitters.
  • De röntgenschaduw van Titan werd gezien toen het overgedragen De krabnevel.
  • Röntgenemissies van materialen die vallen van een protoplanetaire schijf in een ster.
  • Hubble constant gemeten op 76,9 km/s/MPC gebruik makend van Sunyaev-Zel'dovich-effect.[25]
  • 2006 Chandra vond sterk bewijs dat donkere materie bestaat door het observeren van Super Cluster -botsing.[26]
  • 2006 röntgenfoto's die lussen, ringen en filamenten uitzenden die zijn ontdekt rond een superzwaar zwart gat binnenin Messier 87 impliceren de aanwezigheid van drukgolven, schokgolven en geluidsgolven. De evolutie van Messier 87 is mogelijk dramatisch getroffen.[27]
  • Observaties van de Bulletcluster Leg grenzen aan de dwarsdoorsnede van het zelfinteractie van donkere materie.[28]
  • "The Hand of God" foto van PSR B1509-58.
  • Jupiter's röntgenfoto's die uit palen komen, niet uit de aurorale ring.[29]
  • Een grote halo van heet gas werd gevonden rond de Melkweg.[30]
  • Extreem dicht en lichtgevend dwergstelsel M60-UCD1 opgemerkt.[31]
  • Op 5 januari 2015 meldde NASA dat CXO een Röntgenfoto Flare 400 keer helderder dan normaal, een recordbreker, van Boogschutter A*, de superzwaar zwart gat in het midden van de melkwegstelsel. De ongebruikelijke gebeurtenis kan zijn veroorzaakt door het uit elkaar hangen van een asteroïde in het zwarte gat vallen of door de verstrengeling van magnetische veldlijnen Binnen gas stroomt volgens astronomen naar Boogschutter A*.[32]
  • In september 2016 werd aangekondigd dat Chandra röntgenemissies had ontdekt van Pluto, de eerste detectie van röntgenstralen van een Kuipergordel object. Chandra had de observaties gedaan in 2014 en 2015, ter ondersteuning van de Nieuwe horizonten ruimtevaartuig voor de ontmoeting in juli 2015.[33]
  • In april 2021 kondigde NASA bevindingen aan van het Observatorium in een tweet waarin staat: "Uranus geeft röntgenfoto's af, astronomen vinden". De ontdekking zou "intrigerende implicaties hebben voor het begrijpen van Uranus" als wordt bevestigd dat de röntgenfoto's van de planeet afkomstig zijn en niet worden uitgestoten door de zon.[34]

Technische beschrijving

Montage van de telescoop
De hoofdspiegel van Axaf (Chandra)
HRC -vluchteenheid van Chandra

in tegenstelling tot optisch Telescopen die eenvoudig hebben gealuminiseerd parabolisch oppervlakken (spiegels), röntgentelescopen gebruiken over het algemeen een Wolter -telescoop bestaande uit geneste cilindrisch paraboloïde en hyperboloid oppervlakken bedekt met Iridium of goud. Röntgenfoto fotonen zou worden geabsorbeerd door normale spiegeloppervlakken, dus spiegels met een lage grazende hoek zijn nodig om ze te reflecteren. Chandra gebruikt vier paar geneste spiegels, samen met hun ondersteuningsstructuur, de High Resolution Mirror Assembly (HRMA) genoemd; Het spiegelsubstraat is 2 cm dikke glas, met het reflecterende oppervlak een iridiumcoating van 33 nm, en de diameters zijn 65 cm, 87 cm, 99 cm en 123 cm.[35] Het dikke substraat en het bijzonder zorgvuldige polijsten maakten een zeer nauwkeurig optisch oppervlak mogelijk, dat verantwoordelijk is voor de ongeëvenaarde resolutie van Chandra: tussen 80% en 95% van de inkomende röntgenenergie is gericht in een een-arcsecond cirkel. De dikte van het substraat beperkt echter het aandeel van het vulde diafragma, wat leidt tot het lage verzamelgebied in vergelijking met XMM-Newton.

Chandra is zeer elliptisch Met een baan kan het tot 55 uur van zijn 65 uur continu observeren omlooptijd. Op het verste orbitale punt van de aarde is Chandra een van de meest verre aarde-orkiterende satellieten. Deze baan neemt het voorbij de geostationaire satellieten en voorbij de buitenste Van Allen Belt.[36]

Met een hoekige resolutie van 0,5 arcsecond (2,4 µrad), Chandra bezit een resolutie van meer dan 1000 keer beter dan die van de eerste röntgentelescoop.

CXO gebruikt mechanisch gyroscopen,[37] die sensoren zijn die helpen bepalen welke richting de telescoop is gericht.[38] Andere navigatie- en oriëntatiesystemen aan boord van CXO zijn een aspectcamera, aarde en Zonsensoren, en reactiewielen. Het heeft ook twee sets thrusters, een voor beweging en een andere voor het ontladen van momentum.[38]

Instrumenten

De Science Instrument Module (SIM) bevat de twee Focal Plane -instrumenten, de Geavanceerde CCD -beeldspectrometer (ACIS) en de camera met hoge resolutie (HRC), die tijdens een observatie in positie worden verplaatst.

ACIS bestaat uit 10 CCD chips en biedt beelden, evenals spectraal Informatie over het object waargenomen object. Het werkt in de fotonergie bereik van 0,2-10 Kev. HRC heeft er twee micro-kanaalplaat Componenten en afbeeldingen over het bereik van 0,1-10 keV. Het heeft ook een tijdresolutie van 16 microseconden. Beide instrumenten kunnen op zichzelf worden gebruikt of in combinatie met een van de twee van het observatorium transmissievrijen.

De transmissievrijen, die in het optische pad achter de spiegels slingeren, bieden Chandra met spectroscopie met hoge resolutie. De High Energy Transmission Raspspectrometer (Hetgs) werkt meer dan 0,4-10 keV en heeft een spectrale resolutie van 60-1000. De lage energietransmissie -roosterspectrometer (letgs) heeft een bereik van 0,09-3 keV en een resolutie van 40-2000.

Overzicht:[39]

  • Hoge resolutie camera (HRC)
  • Geavanceerde CCD -beeldspectrometer (ACIS)
  • High Energy Transmission -roosterspectrometer (HETGS)
  • Lage energietransmissie -roosterspectrometer (letgs)

Galerij

Gelabeld diagram van CXO
Animatie van Chandra X-Ray Observatory's Orbit rond de aarde vanaf 7 augustus 1999
 Chandra ·   Aarde

Zie ook

Referenties

  1. ^ a b c d "Chandra X-ray Observatory Quick Feits". Marshall Space Flight Center. Opgehaald 16 september, 2017.
  2. ^ a b c d e f "Chandra -specificaties". NASA/Harvard. Opgehaald 3 september, 2015.
  3. ^ "International Flight No. 210: STS-93". SpaceFacts.de. Opgehaald 29 april, 2018.
  4. ^ "Chandra X -Ray Observatory - Orbit". Hemel boven. 3 september 2015. Opgehaald 3 september, 2015.
  5. ^ "The Chandra X-Ray Observatory: Overzicht". Chandra röntgencentrum. Opgehaald 3 september, 2015.
  6. ^ Ridpath, Ian (2012). The Dictionary of Astronomy (2e ed.). Oxford Universiteit krant. p. 82. ISBN 978-0-19-960905-5.
  7. ^ a b "En de co-winnaars zijn ..." Centrum voor astrofysica | Harvard & Smithsonian. 1998. Opgehaald 12 januari, 2014.
  8. ^ "Chandra X-Ray Center". cxc.cfa.harvard.edu. Opgehaald 21 februari, 2022.
  9. ^ a b Tucker, Wallace (31 oktober 2013). "Tyrel Johnson & Jatila van der Veen - winnaars van de Chandra -Naming -wedstrijd - waar zijn ze nu?". Centrum voor astrofysica | Harvard & Smithsonian. Opgehaald 12 januari, 2014.
  10. ^ Campbell, Mike. "Betekenis, oorsprong en geschiedenis van de naam Chandra". Achter de naam. Opgehaald 12 juli, 2022.
  11. ^ NASA. "Afbeelding: 23 juli 1999, Chandra X-Ray Observatory wacht op inzet". Phys.org. Opgehaald 21 februari, 2022.
  12. ^ Drachlis, Dave (23 juli 1999). "Chandra X-Ray Observatory Status Report: 23 juli 1999 18:00 uur EDT". Statusrapporten van Marshall Space Flight Center. NASA. Gearchiveerd van het origineel Op 26 februari 2000. Opgehaald 9 september, 2018.
  13. ^ "De missie van Chandra strekte zich uit tot 2009". Centrum voor astrofysica | Harvard & Smithsonian. 28 september 2001.
  14. ^ Schwartz, Daniel A. (augustus 2004). "De ontwikkeling en wetenschappelijke impact van het Chandra Ray Observatory". International Journal of Modern Physics D. 13 (7): 1239–1248. arxiv:Astro-PH/0402275. Bibcode:2004ijmpd..13.1239s. doen:10.1142/s0218271804005377. S2CID 858689.
  15. ^ "CXO langetermijnschema". cxc.harvard.edu. Opgehaald 21 februari, 2022.
  16. ^ "International Ray Observatory". Nasa.gov. Gearchiveerd van het origineel op 3 maart 2008. Opgehaald 28 maart, 2014.
  17. ^ Howell, Elizabeth (1 november 2013). "Röntgenruimte-telescoop van de toekomst zou in 2028 kunnen lanceren". Space.com. Opgehaald 1 januari, 2014.
  18. ^ Kooser, Amanda (12 oktober 2018). "Een andere NASA Space Telescope ging zojuist in de veilige modus". CNET. Opgehaald 14 oktober, 2018.
  19. ^ Dunbar, Brian, ed. (12 oktober 2018). "Chandra komt in de veilige modus; onderzoek aan de gang". NASA. Opgehaald 14 oktober, 2018.
  20. ^ Chou, Felicia; Porter, Molly; Watzke, Megan (24 oktober 2018). "Chandra -bewerkingen hervatten na oorzaak van de veilige modus geïdentificeerd". NASA/Smithsonian.
  21. ^ Rincon, Paul (25 oktober 2021). "Tekenen van eerste planeet gevonden buiten onze melkweg". BBC nieuws. Gearchiveerd Van het origineel op 25 oktober 2021.
  22. ^ Crane, Leah (23 september 2020). "Astronomen hebben misschien de eerste planeet in een ander sterrenstelsel gevonden". Nieuwe wetenschapper. Opgehaald 25 september, 2020.
  23. ^ Di Stefano, R.; et al. (18 september 2020). "M51-Uls-1B: De eerste kandidaat voor een planeet in een externe melkweg is NASA". arxiv:2009.08987 [astro-ph.he].
  24. ^ "Studenten die NASA- en NSF -gegevens gebruiken, maken fantastische ontdekking; winnen wetenschapsteamcompetitie" (Persbericht). NASA. 12 december 2000. Release 00-195. Gearchiveerd van het origineel Op 10 mei 2013. Opgehaald 15 april, 2013.
  25. ^ Bonamente, Massimiliano; Joy, Marshall; Laroque, Samuel; Carlstrom, John; Reese, Erik; Dawson, Kyle (10 augustus 2006). "Bepaling van de kosmische afstandsschaal van Sunyaev-Zel'dovich Effect en Chandra röntgenmetingen van hoge-roodverschuiving Galaxy-clusters". The Astrophysical Journal. 647 (1): 25–54. arxiv:Astro-PH/0512349. Bibcode:2006APJ ... 647 ... 25B. doen:10.1086/505291. S2CID 15723115.
  26. ^ Clowe, Douglas; Bradač, Maruša; Gonzalez, Anthony; Markevitch, Maxim; Randall, Scott; Jones, Christine; Zaritsky, Dennis (30 augustus 2006). "Een direct empirisch bewijs van het bestaan ​​van donkere materie". The Astrophysical Journal. 648 (2): L109 - L113. arxiv:Astro-PH/0608407. Bibcode:2006APJ ... 648L.109C. doen:10.1086/508162.
  27. ^ Roy, Steve; Watzke, Megan (oktober 2006). "Chandra beoordeelt Black Hole Musical: Epic maar off-key" (Persbericht). Centrum voor astrofysica | Harvard & Smithsonian.
  28. ^ Madejski, Greg (2005). Recente en toekomstige observaties in de röntgen- en gammastralingsbanden: Chandra, Suzaku, Glaast en Nustar. Astrofysische bronnen van deeltjes en straling met hoge energie. 20-24 juni 2005. Torun, Polen. AIP Conference Proceedings. Vol. 801. p. 21. arxiv:Astro-PH/0512012. doen:10.1063/1.2141828.
  29. ^ "Puzzel röntgenfoto's van Jupiter". Nasa.gov. 7 maart 2002. Opgehaald 12 juli, 2022.
  30. ^ Harrington, J. D.; Anderson, Janet; Edmonds, Peter (24 september 2012). "NASA's Chandra laat zien dat Milky Way wordt omgeven door halo van heet gas". Nasa.gov.
  31. ^ "M60-UCD1: een ultracompact dwerg Galaxy". Nasa.gov. 24 september 2013.
  32. ^ a b Chou, Felicia; Anderson, Janet; Watzke, Megan (5 januari 2015). "Release 15-001-NASA's Chandra detecteert recordbrekende uitbarsting van het zwarte gat van Milky Way". NASA. Opgehaald 6 januari, 2015.
  33. ^ "Röntgendetectie werpt nieuw licht op Pluto". Applied Physics Laboratory. 14 september 2016. Gearchiveerd van het origineel op 17 oktober 2016. Opgehaald 17 november, 2016.
  34. ^ Mohon, Lee (30 maart 2021). "Eerste röntgenfoto's van Uranus ontdekt". NASA. Gearchiveerd van het origineel op 25 juli 2021. Opgehaald 3 april, 2021.
  35. ^ Gaetz, T. J.; Jerius, Diab (28 januari 2005). "De HRMA -gebruikershandleiding" (PDF). Chandra X-ray Center. Gearchiveerd van het origineel (PDF) op 10 februari 2006.
  36. ^ Gott, J. Richard; Juric, Mario (2006). "Logaritmische kaart van het universum". Princeton Universiteit.
  37. ^ "Technische veelgestelde vragen (FAQ)". James Webb Space Telescope. NASA. Opgehaald 14 december, 2016.
  38. ^ a b "Ruimtevaartuigen: beweging, warmte en energie". Chandra X-Ray Observatory. NASA. 17 maart 2014. Opgehaald 14 december, 2016.
  39. ^ "Wetenschapsinstrumenten". Centrum voor astrofysica | Harvard & Smithsonian. Opgehaald 17 november, 2016.

Verder lezen

Externe links