РЕНТГЕН
ПОЛЕВОЙ СПРАВОЧНИК ПО РЕНТГЕНОВСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ «ЧАНДРА»
Десять глав об обсерватории, которая видит небо таким, каким оно выглядит при миллионах градусов, — газ между галактиками, обломки взорвавшихся звёзд, вещество, падающее в чёрные дыры, — с помощью зеркал столь пологих, что рентгеновские лучи отскакивают от них, как камешки от воды, с орбиты, уходящей на треть пути к Луне. Пролистайте вниз, чтобы начать.
НАЧАТЬ — ГЛАВА 01 →Горячее, яростное небо не видно с земли
Рентгеновское излучение испускает вещество, разогретое до миллионов градусов или разогнанное до огромных энергий, — ударные волны сверхновых, газ, закручивающийся к чёрным дырам, многомиллионноградусная плазма, заполняющая скопления галактик. Ничего этого не увидеть в обычном свете.[1]
Атмосфера Земли полностью поглощает космическое рентгеновское излучение — к счастью для жизни и к неудобству для астрономии. Чтобы вообще изучать эту сторону Вселенной, телескоп должен находиться выше воздуха.
Поднят «Колумбией» под командованием Эйлин Коллинз
«Чандра» вышла на орбиту в грузовом отсеке шаттла «Колумбия» в рамках миссии STS-93, стартовавшей 23 июля 1999 года, — под командованием Эйлин Коллинз, первой женщины, командовавшей полётом шаттла.[1]
Вместе с пристыкованным разгонным блоком Inertial Upper Stage обсерватория стала самым тяжёлым грузом за всю историю шаттла. Шаттл выпустил её на низкой орбите; затем разгонный блок вывел «Чандру» на её высокую эллиптическую траекторию.
Выше радиационных поясов 55 часов из каждых 64
«Чандра» не обращается вблизи Земли, как «Хаббл». Её орбита — вытянутый эллипс: примерно 16 000 км в ближайшей точке и 134 000 км в дальней, около трети расстояния до Луны, — с периодом обращения порядка 64 часов.[2]
Такая форма удерживает телескоп выше радиационных поясов Ван Аллена, которые засветили бы его детекторы, на бо́льшую часть каждого витка, давая длинные непрерывные интервалы наблюдений, недостижимые для телескопа на низкой орбите.
Один зеркальный блок и колесо детекторов за ним
Длина «Чандры» с раскрытым солнцезащитным козырьком — около 14 метров, и почти вся эта длина — оптическая скамья, удерживающая зеркала спереди на расстоянии от приборов сзади. Инженеры сгруппировали оборудование в несколько крупных блоков — выберите один.
Достаточно резко, чтобы прочитать дорожный знак с двадцати километров
Рентгеновский луч, попадающий в зеркало «в лоб», просто поглощается. Но под скользящим углом — градус или меньше — он отражается, как плоский камешек от воды. Зеркала «Чандры» — почти цилиндрические бочки, вдоль которых рентген идёт почти параллельно, дважды задевая внутреннюю поверхность по пути к фокусу.[2] Итог — угловое разрешение около 0,5 угловой секунды, самое высокое среди рентгеновских телескопов: достаточно, чтобы выделить одну звезду в плотном остатке сверхновой.
Первый снимок обнаружил объект, наличие которого никто не подтверждал
Первый обнародованный снимок «Чандры» в 1999 году показал Кассиопею A — расширяющуюся оболочку звезды, взорвавшейся около 340 лет назад. В самом центре светилась яркая точка: компактный объект, оставшийся после коллапса, скорее всего нейтронная звезда, впервые чётко показанная.[3] Это была ранняя, наглядная демонстрация того, что резкий рентгеновский глаз добавляет к давно изученному объекту.
Два скопления галактик столкнулись и оставили свою массу позади
В «Скоплении Пуля» два скопления галактик прошли друг сквозь друга. «Чандра» картировала горячий газ — бо́льшую часть обычного вещества — и обнаружила, что он заторможен столкновением и остался в середине. Но гравитационное линзирование показало, что бо́льшая часть массы находится впереди, вместе с галактиками, где газа нет.[3]
Чёткое разделение того, где находится вещество, и того, где находится масса, остаётся одним из сильнейших прямых доводов в пользу того, что тёмная материя реальна, а не ошибка в нашей теории гравитации.
Чёрная дыра, вдавливающая звуковые волны в облако газа
Снимки скопления Персея, сделанные «Чандрой», показали концентрические волны в газе с температурой в миллионы градусов — волны давления, гонимые наружу извержениями гигантской чёрной дыры в центре скопления. В переводе в высоту тона волны соответствуют си-бемоль примерно на 57 октав ниже до первой октавы — слишком низко, чтобы услышать, но это реальный, измеримый звук, который чёрная дыра издаёт миллионы лет.[3] Тот же горячий газ скоплений, картированный по всему небу, — это то, чем «Чандра» взвешивает крупнейшие структуры, какие существуют.
Рассчитана на пять лет, возвращает данные и через двадцать пять
«Чандра» проектировалась на пятилетнюю миссию и в 2024 году преодолела рубеж в двадцать пять лет работы, оставаясь единственным телескопом, способным давать рентгеновские изображения с разрешением лучше угловой секунды.[1] Её детекторы медленно нагрелись, а теплоизоляция деградировала, что требует аккуратного теплового режима, но научная отдача остаётся высокой. Предложенные в 2024 году серьёзные сокращения бюджета вызвали резкое сопротивление астрономов; по состоянию на 2026 год обсерватория продолжает работать, пока обсуждается её долгосрочное финансирование.
Один из четырёх глаз, смотрящих на одно небо
«Чандра» — рентгеновский участник «Больших обсерваторий» NASA: четырёх крупных телескопов, каждый настроен на свой диапазон света, спроектированных так, чтобы их снимки накладывались друг на друга. Три завершили работу; «Чандра» — последняя действующая.
Источники, на которые ссылается этот справочник
Номера в квадратных скобках в тексте выше соответствуют источникам ниже.