El Observatorio de Rayos X Chandra es un telescopio de la NASA que observa agujeros negros, cuásares, supernovas y similares, todas fuentes de alta energía en el universo. Muestra un lado del cosmos que es invisible para el ojo humano.
Después de más de una década en servicio, el observatorio ha ayudado a los científicos a vislumbrar el universo en acción. Observó cómo las galaxias colisionaron, observó un agujero negro con vientos cósmicos de huracanes y vislumbró una supernova que se volcó al revés después de una explosión.
El telescopio, considerado uno de los Grandes Observatorios de la NASA junto con el Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio Espacial Spitzer y el Observatorio de Rayos Gamma Compton, también ha sido una herramienta de relaciones públicas para la agencia. Sus imágenes son utilizadas frecuentemente por la NASA en comunicados de prensa.
Una de las imágenes más notables de Chandra es de lo que parece ser una "mano" cósmica que busca una nebulosa brillante, aunque la explicación científica es bastante diferente. [Galería: fotos increíbles del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA]
Chandra en desarrollo
La astronomía de rayos X es especialmente desafiante porque necesita dejar atrás la atmósfera de la Tierra para observar los rayos. Las primeras observaciones de rayos X fueron fugaces, y tuvieron lugar en vuelos de cohetes con sonido de minutos de duración, o tal vez durante unas horas en un globo estratosférico.
En 1962, el astrónomo italoamericano Riccardo Giacconi y su equipo enviaron un cohete con un detector de rayos X en el aire y descubrieron la primera fuente de rayos X estelares. Giacconi estaba naturalmente ansioso por hacer más investigaciones.
Basado en su diseño, la NASA lanzó el primer telescopio de rayos X: Uhuru, también conocido como el Pequeño satélite astronómico-1. Permaneció en órbita durante más de dos años y descubrió los primeros signos de un agujero negro. Otra de las ideas de su equipo, el Observatorio Einstein, voló de 1978 a 1981. Este fue el primer telescopio de rayos X que pudo tomar fotografías.
Giacconi, ahora una autoridad establecida en astronomía de rayos X, se unió al Harvey Tananbaum del Smithsonian para proponer un observatorio más poderoso. Apodado el Centro Avanzado de Astrofísica de Rayos X, su objetivo era tomar "imágenes de alta resolución y espectros de fuentes de rayos X", según la Universidad de Harvard.
El telescopio se propuso por primera vez en 1976. El trabajo se realizó en la década de 1980, y el telescopio se reconfiguró en 1992 (reduciendo espejos e instrumentos) para ahorrar dinero y hacerlo adecuado para su lanzamiento en lanzadera. Poco antes del lanzamiento, el telescopio pasó a llamarse "Chandra" por el premio Nobel y astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar.
Chandra se lanzó el 23 de julio de 1999 desde la bahía de carga útil del transbordador espacial Columbia, el satélite más grande que el transbordador haya lanzado. Apenas ocho horas después de que Columbia llegara al espacio, Chandra abandonó el refugio del transbordador y se alejó disparado. Los controladores hicieron varios ajustes a la órbita de Chandra en los próximos días.
Cuando finalizó, Chandra estaba en una órbita elíptica alrededor de la Tierra que oscilaba entre aproximadamente 9,940 millas (16,000 kilómetros) y 82,650 millas (133,000 kilómetros) desde la Tierra. En su cenit, Chandra es aproximadamente un tercio de la distancia de la Tierra a la luna. Esto le permite hacer observaciones durante un máximo de 52 horas antes de perder de vista a su objetivo.
¿En cuanto a Giacconi, el antiguo campeón de Chandra? Compartió un Premio Nobel por su trabajo pionero en astronomía de rayos X en 2002. Su colega, Tananbaum, se convirtió en director del Centro de Rayos X de Chandra en 1991, un puesto que todavía ocupa hoy.
Objetivos después de la primera luz
La "primera luz", o la primera vez que Chandra abrió sus ojos telescópicos al espacio, tuvo lugar a mediados de agosto de 1999. Una de sus primeras imágenes fue de Cassiopeia A, los restos de una estrella que explotó en una supernova presenciada por Tycho Brahe en 1572.
La imagen era bonita, pero lo más importante, Chandra ya estaba investigando la historia de Cassiopeia A. "Los científicos pueden ver evidencia de lo que puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro cerca del centro", escribió la NASA en un comunicado de prensa de agosto de 1999.
Más tarde ese año, los astrónomos publicaron un artículo en Cartas Astrofísicas discutiendo los elementos que Chandra encontró en el gas que rodea la estrella. Los hallazgos incluyeron azufre, silicio y hierro que salieron del interior de la estrella.
Las estrellas tienden a quemar su hidrógeno y helio más temprano en sus vidas; Cuando estos elementos se fusionaron, las temperaturas en la estrella alcanzaron muchos miles de millones de grados Fahrenheit antes de la explosión.
Otro de los primeros objetivos de Chandra fue la Nebulosa del Cangrejo, que mostraba, por primera vez, un anillo que rodeaba una estrella de púlsar en el centro de la nebulosa. Anteriormente, el Hubble vio espirales de materia que rodeaban al neutrón, pero el anillo era algo completamente nuevo.
"Debería decirnos mucho acerca de cómo la energía del púlsar llega a la nebulosa", dijo Jeff Hester, profesor de la Universidad Estatal de Arizona, en un comunicado de prensa de septiembre. "Es como encontrar las líneas de transmisión entre la planta de energía y la bombilla".
Comienzos del agujero negro
En su segundo año de operaciones, Chandra estaba avanzando. Aparecieron actualizaciones periódicas que hablaban sobre las investigaciones del telescopio: estrellas que emanaban rayos X incrustadas en la Nebulosa de Orión, una galaxia que crecía engullendo a sus vecinas, y evidencia de estrellas bebés.
El telescopio también comenzó una serie de descubrimientos sobre los agujeros negros. Se detectó evidencia de un cuásar negro tipo 2 que emana rayos X detrás de una gruesa lámina de material que anteriormente ocultaba la existencia del agujero negro.
Más tarde, los científicos anunciaron un posible nuevo tipo de agujero negro en la galaxia M82. Tras ocho meses de observaciones, los científicos dijeron que el agujero negro podría representar una etapa evolutiva entre los pequeños agujeros negros formados por estrellas y los mucho más masivos que acechan en los centros de las galaxias.
"El agujero negro en M82 agrupa la masa de al menos 500 soles en una región del tamaño de la luna", escribió la NASA en septiembre de 2000.
"Tal agujero negro requeriría condiciones extremas para su creación, como el colapso de una 'hiperestrella' o la fusión de decenas de agujeros negros".
Posible materia oscura y otros hallazgos
Los astrónomos están en una búsqueda continua de materia "oscura", que se cree que es algo prácticamente invisible que hace la mayor parte del universo. Hasta ahora, solo podemos detectarlo a través de su gravedad.
En 2006, un equipo de astrónomos pasó más de 100 horas usando Chandra para observar el cúmulo de galaxias 1E0657-56, que contiene gas de una colisión de cúmulos de galaxias. Las observaciones de Chandra se combinaron con la de varios otros observatorios.
Los investigadores examinaron el efecto que el cúmulo de galaxias tuvo en la lente gravitacional, que es una forma conocida de que la gravedad distorsiona la luz de las galaxias de fondo. Sus observaciones de la gravedad mostraron que la materia normal y la materia oscura se desgarraron durante la colisión de galaxias.
Mientras continúa la búsqueda de materia oscura, Chandra se ha utilizado para encontrar otra materia faltante. En 2010, los investigadores utilizaron Chandra y el observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, sondeando un depósito de gas que descansa a lo largo de una pared de galaxias a unos 400 millones de años luz de la Tierra.
Los científicos encontraron evidencia de bariones, que son electrones, protones y otras partículas que componen la materia que se encuentra en gran parte de nuestro universo. Los investigadores sospecharon que el gas contendría una cantidad significativa de este asunto.
Mientras los científicos continúan investigando la naturaleza de la materia, Chandra continúa produciendo imágenes impresionantes que también revelan la estructura del universo. Estas imágenes incluyen una encuesta de nebulosas planetarias y un cúmulo de galaxias de rápido crecimiento, así como una "superburbuja" que se encuentra en la Gran Nube de Magallanes.
En 2013, Chandra detectó una explosión récord del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, un objeto conocido como Sagitario A * o Sgr A *. En ese momento, los astrónomos observaban cómo reaccionaría Sgr A * ante lo que entonces se sospechaba que era una nube de gas, pero luego se determinó que era una nube que rodeaba un objeto compacto. Si bien G2 no produjo los fuegos artificiales que los científicos esperaban, los científicos sí detectaron una megaflama que era 400 veces más brillante que el estado de reposo normal del agujero negro, tres veces más brillante que el poseedor del récord anterior.
"Si un asteroide se desgarrara, iría alrededor del agujero negro durante un par de horas, como el agua que rodea un desagüe abierto, antes de caerse", dijo Fred Baganoff, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, Massachusetts, en un comunicado. . "Ese es el tiempo que vimos la última llamarada de rayos X por última vez, por lo que es una pista intrigante para nosotros".
Otra teoría sugiere que las líneas del campo magnético dentro de G2 se enredaron a medida que fluían hacia Sgr A *. La reconfiguración ocasional de las líneas de campo produce una brillante explosión de rayos X similar a las llamaradas magnéticas observadas en el sol.
En 2017, Chandra fue uno de los varios instrumentos que captaron un pulso de luz de alta energía de la poderosa explosión causada por dos estrellas de neutrones fusionadas. Las observaciones con el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser de la National Science Foundation (LIGO) habían detectado ondas gravitacionales vinculadas a la colisión, alentando a los científicos a buscar signos de las consecuencias de la explosión.
"Esta es una ciencia extremadamente emocionante", dijo Paul Hertz, director de la División de Astrofísica de la NASA, en un comunicado. "Ahora, por primera vez, hemos visto ondas de luz y gravitacionales producidas por el mismo evento. La detección de la luz de una fuente de ondas gravitacionales ha revelado detalles del evento que no se pueden determinar solo a partir de ondas gravitacionales. El efecto multiplicador de estudiar con muchos observatorios es increíble ".
Chandra incluso está ayudando a preparar a los humanos para viajes a otros sistemas estelares. En 2018, Chandra anunció los resultados de un estudio de una década de duración de Alpha Centauri, el sistema estelar más cercano al sol. El sistema estelar triple se encuentra a poco más de cuatro años luz de la Tierra y es el objetivo de proyectos como Breakthrough Starshot, que tiene como objetivo enviar un enjambre de nanocercaciones al sistema en busca de vida potencial. Después de observar el sistema, los datos de Chandra revelaron que el bombardeo de rayos X alrededor de Alpha Centauri A es ligeramente mejor que el sol, y solo un poco peor alrededor de Alpha Centauri B.
"Esta es una muy buena noticia para Alpha Cen AB en términos de la capacidad de vida posible en cualquiera de sus planetas para sobrevivir a los ataques de radiación de las estrellas", dijo en un comunicado Tom Ayres, investigador de la Universidad de Colorado Boulder. "Chandra nos muestra que la vida debería tener una oportunidad de lucha en los planetas alrededor de cualquiera de estas estrellas".
La misión de Chandra, que originalmente se esperaba que durara cinco años y luego se extendiera a al menos 10, sigue fortaleciéndose después de más de 18 años de operaciones. En una entrevista de 2010 con Space.com, Roger Brissenden, gerente y director de vuelo de Chandra, dijo que el instrumento tenía suficientes reservas de energía y sistemas de propulsión para durar hasta "al menos 2018".
"Hay suficiente combustible para muchas decenas de años", dijo Brissenden. "La misión de 20 años estaría al alcance".
Recursos adicionales
- Los 10 hechos principales sobre Chandra
- ¿Dónde está el Observatorio de rayos X Chandra?
- Blog Chandra
