찬드라 X선 관측소

Chandra X-ray Observatory
찬드라 X선 관측소
Chandra artist illustration.jpg
찬드라 삽화
이름첨단 X선 천체물리학 설비(AXAF)
미션 타입X선 천문학
교환입니다.NASA/SAO/CXC
COSPAR ID1999-040B Edit this at Wikidata
새캣25867
웹 사이트https://chandra.harvard.edu/
미션 기간계획: 5년
경과기간: 23년 7일
우주선 속성
제조원TRW 주식회사
발사 질량5,860 kg (12,930파운드)[1]
건조 질량4,790 kg (10,140파운드)[1]
치수전개: 13.8 × 19.5 m (45.3 × 64.0 피트)[2]
보관시 : 11.8 × 4.3 m (38.7 × 14.0 피트)[1]
힘2,350 W[2]
임무 개시
발매일1999년 7월 23일 04:30:59.984(1999-07-23)UTC 04:30:59[3]) UTC
로켓컬럼비아 우주왕복선 (STS-93)
발사장소케네디 LC-39B
궤도 파라미터
레퍼런스 시스템지구 중심
정권고타원형
반장축80,795.9km (50,140.2mi)
편심0.743972
근지 고도14,307.9km(8,890.5mi)
아포기 고도134,527.6km(83,591.6mi)
기울기76.7156°
기간3809.3분
랜305.3107°
근지점 인수267.2574°
평균 이상0.3010°
평균 운동0.3780 회전/일
에폭2015년 9월 4일 04:37:54[4] UTC
혁명1358
주 망원경
유형울터 타입 1[5]
직경1.2 m (3.9 피트)[2]
초점 거리10.0m(32.8피트)[2]
집하 영역0.04m2(0.43평방피트)[2]
파장X선: 0.12~12 nm(0.1~10 keV)[6]
결의안0.5 아크초[2]

찬드라 X선 천문대(CXO)는 1999년 7월 23일 NASA가 STS-93 기간 동안 우주왕복선 컬럼비아호를 타고 발사한 플래그십급 우주망원경이다.찬드라는 거울의 높은 각도 분해능으로 인해 이전의 어떤 X선 망원경보다 100배 더 희미한 X선 선원에 민감합니다.지구의 대기는 대부분의 X선을 흡수하기 때문에, 그것들은 지구에 있는 망원경으로는 탐지할 수 없다. 따라서 이러한 관측을 하기 위해서는 우주 망원경이 필요하다.찬드라는 64시간 궤도에 있는 지구 인공위성으로 2022년 현재 임무가 진행 중이다.

찬드라는 허블 우주망원경, 콤프턴 감마선 천문대, 스피처 우주망원경(2003-2020)과 함께 위대한 천문대 중 하나이다.이 망원경은 노벨상 수상자인 인도계 미국인 천체물리학자인 수브라흐마니안 찬드라세카르의 [7]이름을 따서 지어졌다.그 임무는 1999년에 발사된 ESA의 XMM-뉴턴 우주선과 비슷하지만 두 망원경은 디자인이 다르다. 찬드라는 훨씬 더 높은 각도 분해능을 가지고 있다.

역사

1976년 찬드라 엑스레이 천문대(당시 AXAF로 불림)는 리카르도 지아코니와 하비 타난바움에 의해 NASA에 제안되었다.예비 작업은 이듬해 마셜 우주 비행 센터와 스미소니언 천체물리학 관측소에서 시작되었으며, 현재 이 망원경은 하버드 스미스소니언 천체물리학 센터의 찬드라 엑스레이 센터에서 NASA를 위해[8] 운영되고 있다.한편, 1978년, NASA는 최초의 영상 X선 망원경인 아인슈타인을 궤도에 쏘아 올렸다.AXAF 프로젝트는 1980년대와 1990년대에 걸쳐 계속 진행되었습니다.1992년에 비용을 줄이기 위해 우주선은 재설계되었다.12개의 계획된 거울 중 4개가 제거되었고, 6개의 과학 기구 중 2개가 제거되었다.AXAF의 계획된 궤도는 타원형 궤도로 변경되어 가장 먼 달의 궤도의 1/3에 도달했다.이것은 우주왕복선에 의한 개선이나 수리의 가능성을 없앴지만, 천문대는 대부분의 궤도에서 지구의 방사선 벨트 위에 올려놓았다.AXAF는 캘리포니아주 레돈도 비치의 TRW(현 Northrop Grumman Aerospace Systems)에 의해 조립 및 테스트되었습니다.

STS-93은 1999년에 출시

AXAF는 1998년 NASA에 의해 개최된 공모전의 일환으로 찬드라로 이름이 바뀌었는데,[9] 이 공모전은 전세계적으로 6,000개 이상의 출품작을 모았다.대회 우승자인 자틸라 반 데르 빈과 타이렐 존슨(당시 고등학교 교사와 고등학생)은 노벨상 수상자인 인도계 미국인 천체물리학자인 수브라흐마니안 찬드라세카르에게 경의를 표하기 위해 이 이름을 제안했다.그는 중성자별과 [7]블랙홀과 같은 고에너지 천문 현상을 더 잘 이해하도록 이끌면서 백색왜성의 최대 질량을 결정하는 연구로 잘 알려져 있다.찬드라라는 이름은 산스크리트어로 "[10]달"을 의미한다.

원래 [9]1998년 12월에 발사될 예정이었지만, 우주선은 몇 달 연기되었고, 결국 1999년 7월 23일 04:31 UTC에 STS-93 기간 동안 우주왕복선 콜롬비아에 의해 발사되었다.찬드라는 11:47 UTC에 콜롬비아에서 온 Cady[11] Coleman에 의해 배치되었다.관성상단의 1단 모터는 12시 48분 UTC에 점화돼 125초간 연소, 분리한 뒤 12시 51분 UTC에 2단 모터가 점화돼 [12]117초간 연소됐다.22,753 킬로그램 (50,162파운드)[1]으로, 이것은 우주선을 높은 궤도로 운반하기 위해 필요한 2단 관성 상부 스테이지 부스터 로켓 시스템의 결과로서 왕복선에 의해 발사된 가장 무거운 적재량이었다.

찬드라는 출시된 다음 달부터 데이터를 반환하고 있다.MIT와 Northrop Grumman Space Technology의 지원을 받아 매사추세츠주 캠브리지에 있는 Chandra X-ray Center에서 SAO에 의해 운영됩니다.ACIS CCD는 초기 방사선 벨트 통과 중에 입자 손상을 입었다.더 이상의 손상을 방지하기 위해, 이제 기기는 통과 중에 망원경의 초점 평면에서 제거됩니다.

찬드라에게는 당초 예상 수명이 5년으로 주어졌지만 2001년 9월 4일 NASA는 "천문대의 뛰어난 [13]결과를 바탕으로" 수명을 10년으로 늘렸다.신체적으로 찬드라는 훨씬 더 오래 갈 수 있다.찬드라 X선 센터에서 수행된 2004년 연구는 관측소가 적어도 15년 [14]동안 지속될 수 있다는 것을 보여주었다.2022년 현재 활동 중이며 찬드라 X선 센터에서 [15]곧 발표할 관측 일정이 있다.

2008년 7월, ESA, NASA, JAXA의 공동 프로젝트인 국제 X선 관측소가 차기 주요 X선 관측소로 제안되었지만,[16] 나중에 취소되었다.ESA는 이후 2028년에 [17]발사될 예정인 고에너지 천체물리 망원경으로 축소된 프로젝트를 부활시켰다.

2018년 10월 10일, Chandra는 자이로스코프 결함으로 인해 안전 모드 작동을 시작했습니다.나사는 모든 과학 기구들이 [18][19]안전하다고 보고했다.수일 내에 자이로의 3초 데이터 오류를 파악하여 Chandra를 완전한 서비스로 되돌리기 위한 계획이 수립되었습니다.결함이 발생한 자이로스코프는 예비로 배치되어 있으며 그 외에는 [20]정상입니다.

2020년에 찬드라는 소용돌이 은하에서 외계행성을 관측했을지도 모른다. 소용돌이 은하는 은하수 [21][22][23]밖에서 발견된 최초의 행성이 될 것이다.

검출 예

STS-93 승무원(스케일 모델 포함)

찬드라가 수집한 데이터는 X선 천문학 분야를 크게 발전시켰다.다음은 Chandra의 관찰로 뒷받침되는 발견의 몇 가지 예입니다.

갈색왜성 TWA 5B의 CXO 이미지
  • 갈색왜성 TWA 5B는 태양과 비슷한 별들로 이루어진 쌍성계를 공전하는 것이 목격되었다.
  • 주계열성의 거의 모든 별은 X선 방출체이다.(Schmitt & Liefke, 2004)
  • 타이탄의 엑스레이 그림자는 게 성운을 통과할 때 보였다.
  • 원시 행성계 원반에서 항성으로 낙하하는 물질로부터의 X선 방출. (Kastner, et al., 2004)
  • Sunyev-Zel'dovich [25]효과를 사용하여 측정된 허블 상수는 76.9km/s/Mpc입니다.
  • 2006년 찬드라는 슈퍼클러스터 [26]충돌을 관찰함으로써 암흑물질이 존재한다는 강력한 증거를 발견했다.
  • 2006년 메시에 87의 초대형 블랙홀 주변에서 발견된 X선 방출 루프, 고리, 필라멘트는 압력파, 충격파, 음파의 존재를 암시한다.메시에 87의 진화는 극적인 [27]영향을 받았을지도 모른다.
  • 총탄성단을 관측한 결과 암흑물질의 [28]자기 상호작용 단면이 제한되었습니다.
  • PSR B1509-58의 "신의 손" 사진.
  • 오로라 고리가 [29]아니라 극에서 나오는 목성의 X선입니다.
  • 뜨거운 가스의 큰 후광이 은하수 [30]주변에서 발견되었다.
  • 매우 밀도가 높고 밝은 왜소은하 M60-UCD1이 [31]관측되었습니다.
  • 2015년 1월 5일, NASA는 CXO가 우리 은하 중심에 있는 초거대 블랙홀인 궁수자리 A*에서 평소보다 400배 밝은 X선 플레어를 관측했다고 보고했습니다.천문학자들에 [32]따르면, 이 특이한 사건은 블랙홀에 떨어진 소행성의 붕괴나 궁수자리 A*로 유입되는 가스 내의 자기장선이 얽혀서 일어났을 수 있다.
  • 2016년 9월, 찬드라가 명왕성의 X선 방출을 검출했다고 발표되었는데, 이는 카이퍼 벨트 물체의 X선을 처음으로 검출한 것이다.찬드라는 2014년과 2015년에 뉴 호라이즌스 우주선의 2015년 7월 [33]조우 지원을 위해 관측을 실시했다.
  • 2021년 4월, NASA는 "우라누스가 X선을 방출하는 것을 천문학자들이 발견한다"는 트윗을 통해 천문대의 연구 결과를 발표했다.만약 X선이 행성에서 생성되어 태양에 의해 방출되지 않는다는 것이 확인된다면, 이 발견은 "천왕성을 이해하는 데 있어 흥미로운 의미"를 갖게 될 것이다.[21]

기술 설명

망원경 조립체
AXAF 메인 미러(찬드라)
찬드라 HRC 비행대

단순한 알루미늄 도금 포물선 표면(미러)을 가진 광학 망원경과 달리, X선 망원경은 일반적으로 이리듐 또는 금으로 코팅된 중첩된 원통 포물선과 쌍곡선 표면으로 구성된 울터 망원경을 사용합니다.X선 광자는 일반적인 거울 표면에 의해 흡수되기 때문에 방목 각도가 낮은 거울이 반사될 필요가 있다.Chandra는 HRMA(High Resolution Mirror Assembly)라고 불리는 네 쌍의 중첩 미러를 서포트 구조와 함께 사용합니다. 미러 기판은 2cm 두께의 유리이며 반사 표면은 33nm 이리듐 코팅이며 직경은 65cm, 87cm,[34] 99cm 및 123cm입니다.두꺼운 기판과 특히 세심한 연마 덕분에 매우 정밀한 광학 표면이 가능해졌습니다. Chandra의 탁월한 해상도의 원인입니다. 들어오는 X선 에너지의 80~95%가 1초 원 안에 집중됩니다.그러나 기판의 두께는 충전되는 조리개 비율을 제한하기 때문에 XMM-뉴턴에 비해 집적 면적이 낮다.

찬드라의 높은 타원형 궤도는 65시간의 궤도 주기 중 55시간까지 연속적으로 관측할 수 있게 해준다.지구에서 가장 먼 궤도 지점에 있는 찬드라는 가장 먼 지구 궤도를 도는 위성 중 하나입니다.이 궤도는 정지궤도 위성을 넘어 외부 반 앨런 [35]벨트 너머로 이동합니다.

0.5초(2.4µrad)의 각도 분해능을 가진 찬드라는 최초의 궤도 X선 망원경보다 1000배 이상의 분해능을 가지고 있다.

CXO는 기계식 자이로스코프를 [36]사용하는데, 이것은 망원경이 어떤 방향을 [37]가리키는지 결정하는 데 도움을 주는 센서이다.CXO에 탑재된 다른 내비게이션 및 방향 시스템에는 애스펙트 카메라, 접지 및 태양 센서, 리액션 휠이 있습니다.그것은 또한 운동용과 운동량 오프로딩용 두 세트의 추진기를 [37]가지고 있다.

인스트루먼트

Science Instrument Module(SIM; 과학 계측기 모듈)에는 두 개의 초점 평면 기기, 즉 ACIS(Advanced CCD Imaging Spectrometer)와 HRC(High Resolution Camera)가 장착되어 관찰 중에 원하는 위치로 이동합니다.

ACIS는 10개의 CCD 칩으로 구성되며 관찰된 물체의 스펙트럼 정보뿐만 아니라 영상도 제공합니다.0.2~10 keV의 광자 에너지 범위에서 작동한다.HRC에는 0.1~10keV 범위에 걸친 2개의 마이크로 채널 플레이트 구성 요소와 이미지가 있습니다.또, 16 마이크로초의 시간 분해능도 갖추고 있습니다.이 두 기기 모두 단독으로 사용하거나 천문대의 두 가지 전송 격자 중 하나와 함께 사용할 수 있습니다.

미러 뒤에 있는 광경로로 스윙하는 전송 격자는 Chandra에게 고해상도 분광법을 제공합니다.HETGS(High Energy Transmission Grating Spectrometer)는 0.4~10 keV 이상 작동하며 스펙트럼 분해능은 60~1000입니다.LETGS(Low Energy Transmission Grating Spectrometer)의 범위는 0.09~3keV이고 분해능은 40-2000입니다.

개요:[38]

  • 고해상도 카메라(HRC)
  • 고급 CCD 이미징 스펙트로미터(ACIS)
  • 고에너지 투과 격자 분광계(HETGS)
  • 저에너지 투과 격자 분광계(LETGS)

갤러리

CXO 라벨 그림
1999년 8월 7일 찬드라 X선 관측소 지구 궤도 애니메이션
찬드라· 지구

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

외부 링크

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