Dňa 23. júla 2024 oslavuje 25 rokov vo vesmíre. Je to najvýkonnejší ďalekohľad na svete.
Snímka vľavo je pozostatok supernovy Cassiopeia A, ktorú observatórium Chandra zhotovilo v roku 1999. Snímka vpravo je rovnaký objekt, ktorý zariadenie zaznamenalo v roku 2019. Zdroj: NASA
Observatórium Chandra vyniesol pred 25 rokmi (23. júla 1999) na obežnú dráhu Zeme raketoplán Columbia. Po úspešnom vypustení každého vesmírneho pozorovacieho zariadenia vedecká komunita so zatajeným dychom očakáva prvé dáta a snímky. Aj v prípade röntgenového observatória Chandra, ktoré pozoruje napríklad supermasívne čierne diery alebo pulzary, bola zvedavosť veľká.
Prvý prelomový moment
Premiérová snímka s názvom Prvé svetlo (angl. First Light), ktorú verejnosť spoznala 26. augusta 1999, očakávania do bodky splnila. Zobrazovala pozostatok supernovy Cassiopeia A, vzdialenej od Zeme 11 000 svetelných rokov. Americký Úrad pre letectvo a vesmír (NASA) označil fotografiu priliehavo – žiariace pole trosiek.
Snímku masívnej hviezdy na konci svojho života predtým zhotovili aj iné zariadenia, ibaže Chandra ju zobrazila v dosiaľ nevídaných detailoch. Išlo o prelomový moment pre oblasť vtedy ešte pomerne mladého odvetvia, takzvanej röntgenovej astronómie. V strede rozpínajúcich sa pozostatkov supernovy totiž objavili nesmierne hmotný vesmírny objekt – neutrónovú hviezdu.
„Za svoj život Chandra už stihla odpozorovať gigantickú zrážku galaktických kôp. Sledovala napríklad aj zohriaty horúci plyn v blízkosti superhmotnej čiernej diery v centre našej Galaxie alebo v galaxii M87. Obe tieto galaktické jadrá boli nedávno študované aj pomocou EHT (Event Horizon Telescope), ktorý zhotovil prvé snímky tesného okolia superhmotných čiernych dier,“ uviedol pre portál VEDA NA DOSAH slovenský astrofyzik Roman Nagy z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave.
Posádka raketoplánu Columbia, ktorá v roku 1999 dopravila observatórium Chandra na obežnú dráhu Zeme. Zľava: veliteľka Eileen M. Collinsová, Jeffrey S. Ashby, Steven A. Hawley, Michel Tognini a Catherine G. Colemanová. Zdroj: NASA
Vlajková loď úradu NASA
Röntgenové observatórium Chandra je mimoriadne sofistikované vesmírne zariadenie. Spolu s Hubblovým vesmírnym ďalekohľadom, Spitzerovým vesmírnym ďalekohľadom a observatóriom Compton GRO (Gamma Ray Observatory) patrí do skupiny vysokošpecializovaných zariadení úradu NASA s názvom Veľké vesmírne observatóriá.
Každé z nich pozoruje alebo pozorovalo inú časť elektromagnetického spektra, ktoré zahŕňa rôzne typy žiarenia s rozdielnymi vlnovými dĺžkami. Chandra sa zameriava na röntgenové žiarenie vesmírnych objektov.
Ak si elektromagnetické spektrum predstavíme ako škálu, na jednom konci sa nachádza rádiové a mikrovlnné žiarenie. Typické sú pre ne dlhé vlnové dĺžky, pričom tento typ žiarenia tvoria fotóny s nízkou energiou. Kdesi uprostred sa nachádza úzka oblasť, ktorú tvorí viditeľné svetlo. Na opačnej strane spektra zase nájdeme röntgenové a gama žiarenie s najkratšími vlnovými dĺžkami a fotónmi s najvyššími energiami.
Energetická vlastnosť röntgenových lúčov je podľa astrofyzika Romana Nagya kľúčová. „Na to, aby sa vo vesmíre šírilo vysokoenergetické žiarenie, potrebujeme veľmi silný astrofyzikálny zdroj, ktorý ho dokáže generovať. Práve misia Chandra sa už štvrťstoročie pozerá do vesmíru vysokoenergetickými očami a hľadá tie najextrémnejšie javy vo vesmíre.“
Ide napríklad o dvojhviezdy, supernovy, pulzary, kvazary, aktívne galaktické jadrá, supermasívne čierne diery, ale aj medzigalaktickú hmotu.
Životnosť observatória Chandra bola pôvodne naplánovaná na päť rokov. Aktuálne je v kozme štvrťstoročie. Na snímke umelecké znázornenie zariadenia vo vesmírnom prostredí. Zdroj: NASA
Rozpačitý štart
Misia s označením STS-93, ktorá vyniesla na obežnú dráhu Zeme raketoplán Columbia, bola prvou v histórii úradu NASA, ktorej velila žena.
Americká testovacia pilotka a podplukovníčka Eileen Marie Collinsová musela čeliť mnohým výzvam. Niekoľko sekúnd po štarte sa objavili technické problémy: skrat v elektrickej batérii aj únik paliva. V jednej fáze letu takmer hrozilo, že sa posádka katapultuje. Observatórium sa nakoniec úspešne dostalo na svoju špeciálnu pracovnú pozíciu, ktorá sa nachádzala o desať kilometrov nižšie, než pôvodne plánovali.
Röntgenové oči vo vesmíre
Ďalekohľad Chandra má tvar valca s hmotnosťou 4 800 kilogramov a dĺžkou 13,8 metra. K trupu má pripevnené dva slnečné panely s rozpätím 19,5 metra. Prístrojové vybavenie tvorí samotný ďalekohľad so zaujímavou konštrukciou zrkadiel. K nim je pripojený spektrometer, kamera a transparentné mriežky, ktoré slúžia na odklon röntgenových lúčov rôznych energií.
Chandra je najvýkonnejší ďalekohľad na svete, ktorý má osemkrát väčšie rozlíšenie a v porovnaní s jeho predchodcami je schopný zachytiť zdroje viac ako dvadsaťnásobne slabšie.
Zaujímavosťou je aj to, že je najväčším satelitom, aký do kozmu vyniesol raketoplán. Zariadenie malo pôvodne plniť svoje úlohy päť rokov. V roku 2001 NASA predĺžila jeho životnosť o desať rokov. Aktuálne nadsluhuje už druhé desaťročie.
Na zloženej snímke je oblasť tvorby hviezd v neďalekej galaxii Malý Magellanov mrak. Začiatkom roka 2024 vedci oznámili, že za sebou zrejme ukrýva ďalšiu galaxiu. Zdroj: NASA
Zmena mena
Observatórium malo pôvodne fungovať od roku 1976. Odklad štartu aj jeho samotnú finalizáciu posúvali jednak finančné problémy, jednak tragédia raketoplánu Challenger. V priebehu vývoja observatória dochádzalo nielen k prehodnoteniam projektu, menila sa obežná dráha, počet prístrojov, ale aj označenie misie.
Pôvodne ju nazývali AXAF (Advanced X-ray Astrophysics Facility). Súčasné meno získala po štarte v roku 1999 na počesť významného americko-indického astrofyzika Subrahmanyana Chandrasekhara, skrátene Chandru. Je považovaný za jedného z najvplyvnejších astrofyzikov 20. storočia.
Už ako devätnásťročný sa počas plavby loďou z Indie na Britské ostrovy zaujímal o špeciálny typ hviezd – o biele trpaslíky. Na základe výpočtov zistil, že ich hmotnosť je prísne vymedzená. Po jej prekročení hviezda prestáva mať kontrolu nad gravitačnými účinkami, zrúti sa do seba a vzniká neutrónová hviezda. Túto hranicu označujeme Chandrasekharova medza.
K osobe astrofyzika, ktorý zomrel v Chicagu v roku 1995 na infarkt, sa viaže neveselá zaujímavosť. Chandrasekhar bol jedným z najdlhšie čakajúcich vedcov na udelenie Nobelovej ceny (1983). Dostal ju napokon po viac ako polstoročí od jeho slávneho objavu.
Indicko-americký astrofyzik Subrahmanyan Chandrasekhar získal v roku 1983 Nobelovu cenu za fyziku. Jeho teória o evolučných štádiách masívnych hviezd viedla k objavu neutrónových hviezd a čiernych dier. Zdroj: ESA
Chandra pre verejnosť
Získané údaje, ktoré Chandra nasníma, zostávajú na palube približne osem hodín. Trikrát denne komunikuje so Zemou a odosiela dáta prostredníctvom siete Deep Space Network. Jej pozemné rádiové satelity sa nachádzajú v Španielsku, Kalifornii a Austrálii.
Údaje, ktoré observatórium od roku 1999 nasnímalo, sú uložené v digitálnom archíve. Prístup k nemu majú nielen vedci, ale aj široká verejnosť. Amatérski astronómovia a vesmírni nadšenci detailným prehľadávaním snímok neraz objavili zaujímavé objekty a zvláštne javy, o ktorých sa dočítate v ďalšom pokračovaní článku.
(JM)
