19 Ogos 1999, Pusat Pemantauan Sinar X-Ray Chandra di Cambridge, Massachusetts: sebuah bilik besar yang penuh dengan komputer, peralatan pemantauan dan saintis yang cemas. Mereka cemas kerana selepas bertahun-tahun kerja keras, selepas dua melancarkan pelancaran dan mendekati hampir, selepas tujuh tembakan roket booster melancarkan mesin halus seperti ini dan itu, teleskop sinar-x mereka akhirnya di orbit dan akan dibuka untuk perniagaan.
Kandungan Terkait
- Jauh penat
"Adalah suatu adegan, " kata Leon van Speybroeck, salah seorang lelaki yang meletakkannya di sana. "Pelancaran itu berada di jambatan angkasa Columbia, yang membawa muatan terbesarnya yang pernah ada. Sekarang, sebulan kemudian, kami sudah bersedia. Jadi, kami menghantar arahan komputer, dan menunggu. Astonishingly, 80, 000 batu jauhnya, peranti perindustrian kami meletup - ia seperti mercun M-80. Ia menghidupkan pintu 120 pon pada kapal angkasa - seperti yang dirancang. "
Sinar x kosmik bersinar pada cermin halus teleskop berharga untuk kali pertama. Para saintis kembali ke bumi pemantauan acara menarik fon kepala mereka dan bergegas ke bilik pengimejan. Selama 45 minit semua orang menunggu untuk melihat sama ada mereka akan mendapatkan imej dari teleskop atau jika keseluruhan projek itu akan berakhir dengan "baldi kaca pecah, " sebagaimana van Speybroeck meletakkannya.
Kemudian, dalam monoton ruang angkasa yang klasik, seorang saintis mengumumkan: "Kami mendapat foton."
Pertama sekali titik pada skrin - foton menjadi unit kecil cahaya - kemudian satu lagi, dan satu lagi. Secara beransur-ansur, gambar galaksi jauh muncul.
Lebih daripada 23 tahun dalam pembuatannya, terutamanya di Balai Cerap Astrophysical Smithsonian di Cambridge, yang merupakan sebahagian daripada Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, dan dinamakan untuk pemenang Nobel akhir Subrahmanyan Chandrasekhar, imej pertama teleskop Chandra mengejutkan spacewatchers yang canggih.
Gambar rasmi Chandra pertama menunjukkan akibat ledakan bintang yang luas di Cassiopeia A, sisa supernova 10, 000 tahun cahaya jauh, dengan kejelasan sedemikian sehingga bintang neutron atau lubang hitam nampaknya dapat dilihat di tengahnya.
"Kami melihat perlanggaran puak dari bintang yang meletup dengan perkara di sekelilingnya, " kata pengarah pusat Harvey Tananbaum, yang menerangkan imej itu. "Kami melihat gelombang kejutan bergegas ke ruang bintang di berjuta-juta kilometer sejam, dan buat pertama kalinya titik terang berhampiran pusat sisa yang mungkin menjadi bintang yang runtuh."
Satu lagi imej sinar-x awal yang membuktikan kekuatan dan potensi Chandra datang dari kuarbatu enam bilion tahun cahaya jauh. Dipanggil PKS 0637-752 oleh para saintis, ia memancarkan dengan kuasa sepuluh trilion matahari. Melengkapi Teleskop Angkasa Hubble, satu lagi ruang angkasa yang kini mengorbit Bumi, Chandra sepatutnya membenarkan saintis menganalisis beberapa misteri besar alam semesta. Selama lebih dari setahun sekarang, teleskop sinar-x telah menghantar satu aliran imej yang menggembirakan dan mencabar komuniti saintifik.
Sebagai contoh, pemerhatian Chandra tentang Sagittarius A *, sumber gelombang radio di teras Bima Sakti yang ditakrif oleh para saintis yang dikuasakan oleh lubang hitam 2.6 juta kali jisim matahari kita, mencipta musim sejuk pada musim panas lalu. Dengan pengesanan yang luar biasa dari sumber sinar-x dari Sag A *, para astronom lebih dekat dari sebelumnya untuk membersihkan misteri lubang hitam supermasif.
Imej resolusi tinggi Chandra pasti akan memberikan kita gambaran baru ke dalam lubang hitam, yang merupakan entiti ruang yang sangat padat sehingga tidak ada usaha yang dapat melepaskan diri dari diri mereka, bahkan tidak ringan. Keupayaan Chandra untuk mengkaji zarah-zarah hingga milisaat terakhir sebelum mereka disedut akan membolehkan ahli astronomi mengkaji teori graviti di bawah keadaan yang paling melampau.
Pusat X-ray Chandra Smithsonian mengendalikan ruang pemerhatian berdasarkan ruang dengan Marshall Space Flight Center NASA di Alabama. Semasa lawatan saya ke pusat Smithsonian di Cambridge, saya memerlukan banyak bantuan. (Mempunyai D dalam fizik di sekolah persiapan.) Wallace Tucker, ahli astrofizik dan jurucakap Chandra, dapat bercakap dengan saya sebanyak mungkin.
Sinaran X berada di hujung spektrum gelombang cahaya. Teleskop optik boleh menangani bintang memancar puluhan ribu darjah haba, tetapi teleskop sinar-x ( Smithsonian, Julai 1998) dapat memerhatikan objek gas sehingga beberapa ratus juta darjah.
Gelombang dengan tenaga hebat yang sangat tinggi sangat sukar untuk difokuskan atau diarahkan. Jika anda meletakkan teleskop konvensional di hadapannya, gelombang hanya diserap.
Tetapi, saya terganggu, bagaimana dengan sinar-x saya di hospital? Ah, jawab Tucker, gambar-gambar itu hanya bayang-bayang. Tulang yang lebih padat daripada daging, mereka membuat bayang yang lebih dalam ketika sinar x melewati seluruh tubuh anda.
"Selain itu, " katanya, "kami bercakap tentang jarak jauh dan imej yang lebih halus. Seperti melihat sepeser pun dari empat batu jauhnya. "
Penyelesaian untuk mengarahkan ombak adalah untuk merancang cermin yang akan mencerminkan sinar pada sudut yang sangat cetek supaya mereka akan melantun, seperti melompat batu di atas air, bukannya diserap. Kemudian mereka boleh diarahkan ke pengesan elektronik, disimpan dan kemudian dihantar ke pusat Chandra.
Manakala cermin mata teleskop optik adalah hidangan yang menumpukan rasuk samar dari ruang, cermin Chandra adalah berbentuk tong. Empat pasang mereka bersarang seperti anak patung Rusia untuk menyediakan kawasan yang lebih besar untuk sinaran x.
Ia bukan idea baru. Hans Wolter melakukan kerja reka bentuk asas, penemuan geometri di atas kertas, di Jerman pada tahun 1952. Pada tahun 1970-an, Riccardo Giacconi berjaya menyesuaikan prinsipnya kepada astronomi sinar-x. Giacconi berpindah ke penaklukan lain pada tahun 1980-an, terutamanya untuk mengarahkan kerja di Teleskop Angkasa Hubble, tetapi pasukannya berjalan di sini. Sudah tentu sebilangan besar orang yang pandai mencipta Chandra, tetapi saya tidak fikir ia terlalu banyak untuk mengatakan bahawa orang yang bertanggungjawab untuk cermin unik, pakar hebat dunia dalam reka bentuk mereka, adalah Leon van Speybroeck, secara rasmi Chandra Telescope Scientist, seorang graduan MIT dari Wichita, Kansas, yang telah bersama Smithsonian sejak awal 1970-an.
"Giacconi mempunyai idea dalam tahun 1960-an, " kata Tucker, "tetapi NASA berasa ragu-ragu. Cita-cita Chandra adalah titik tertinggi dalam karier Leon. "Kami bercakap tentang cermin yang sangat halus sehingga jika keadaan Colorado, Pikes Peak akan kurang daripada satu inci tinggi. Kita bercakap mengenai kelancaran dalam beberapa atom, kelancaran yang hampir matematik dalam kesempurnaannya. Cermin adalah dua hingga empat kaki diameter, hampir tiga kaki panjang dan berat lebih daripada satu tan.
"Mereka terpaksa membuat struktur khas hanya untuk membina cermin ini, " kata Tucker kepada saya. "Mereka mencari dunia untuk serbuk pengisar. Akhirnya seorang lelaki di Tennessee membangunkan sebatian cerium oksida yang dicampurkan dengan ekstrak sap pohon dari Switzerland. "
Dan halus: sentuh permukaan dan gris dari hujung jari anda boleh merosakkannya. Bayangkan bukan sahaja membina cermin-cermin ini tetapi menjadikan mereka tetap tepat dalam barisan, dan begitu tegas bahawa kejutan yang dilempar ke angkasa tidak akan mengetuk mereka rambut mengalir.
Saya belajar gambar warna Cassiopeia A, dan sukar untuk mengaitkan gambar ke titik pertama yang muncul di atas pinggan. Membina potret itu adalah proses yang sukar difahami, seni penunjuk utama.
"Kami mengesan foton satu demi satu dan menjejaki apabila mereka dijumpai, di mana dan berapa tenaga di dalamnya, " kata Tucker kepada saya.
Dan bagaimana dengan kamera yang merekodkan pemandangan yang menakjubkan ini? Terdapat dua daripadanya, satu resolusi tinggi, yang direka oleh saintis Smithsonian, dengan 69 juta tiub kaca dalam grid untuk menentukan kedudukan tepat dan masa ketibaan setiap x ray, dan spektrometer pengimejan, kamera digital khas seperti sepuluh Cip sensitif x-ray mengandungi satu juta piksel untuk merekod kedudukan dan tenaga sinar. Dua alat pemeriksaan khas menyebarkan sinar ke dalam pelangi tenaga tinggi, seperti spektroskop dengan beribu-ribu warna yang berbeza, untuk membolehkan kajian kimia sumber celestial mereka.
"Stesen-stesen Rangkaian Ruang Dalam NASA di Australia, Sepanyol dan California menghantar data kepada kami, " kata Tucker. "Dan kami menghantar maklumat yang mengatakan di mana kami mahu Chandra dilihat seterusnya, setiap 72 jam atau lebih. Sasaran dipilih oleh proses semakan rakan sebaya. "
Observatorium terbang bergerak hampir sepertiga jalan ke bulan dalam orbit elips antara 6, 000 hingga 86, 400 batu ketika ia mengorbit Bumi setiap 64 jam. Rata-rata orbitnya adalah 200 kali lebih tinggi daripada teleskop Hubble.
Terdapat teleskop sinar-x lain, tetapi Chandra dapat melihat objek yang 20 kali lebih buruk daripada apa yang mereka dapat mengesan.
Kuasa pemecahan Chandra adalah 0.5 arc detik, yang bermaksud bahawa ia boleh membaca surat tanda berhenti dari 12 batu jauhnya. Atau tajuk akhbar satu sentimeter tinggi pada jarak setengah batu. Sebaliknya, ia dapat melihat sinar x dalam awan gas yang begitu luas sehingga memerlukan cahaya lima juta tahun untuk menyeberanginya. Dan ia boleh mengkaji quasar yang cahayanya telah mengambil sepuluh bilion tahun untuk sampai kepada kita, sehingga kita melihat bahawa bertahun-tahun yang lalu. Saya suka statistik.
Sebagai Edward Weiler, seorang pentadbir NASA yang terkemuka, berkata: "Sejarah mengajar kita bahawa setiap kali anda membangunkan teleskop sepuluh kali lebih baik daripada apa yang berlaku sebelum ini, anda akan merevolusikan astronomi. Chandra bersedia untuk berbuat demikian. "
