19 Agustus 1999, Chandra X-ray Observatory Center Smithsonian di Cambridge, Massachusetts: sebuah ruangan besar yang penuh dengan komputer, peralatan pemantauan, dan ilmuwan yang cemas. Mereka cemas karena setelah bertahun-tahun kerja keras, setelah dua peluncuran yang digosok dan hampir dibatalkan, setelah tujuh penembakan roket pendorong mengguncang mesin halus dengan cara ini dan itu, teleskop x-ray mereka akhirnya di orbit dan akan terbuka untuk bisnis.
Konten terkait
- Penglihatan Jauh
"Itu benar-benar heboh, " kenang Leon van Speybroeck, salah seorang yang menaruhnya di sana. “Peluncuran dilakukan di pesawat ulang-alik ruang angkasa Columbia, membawa muatan terbesar yang pernah ada. Sekarang, sebulan kemudian, kami sudah siap. Jadi, kami mengirim perintah komputer, dan menunggu. Yang mengejutkan, 80.000 mil jauhnya, perangkat piroteknik kami meledak - rasanya seperti petasan M-80. Mengayun membuka pintu 120-pound di pesawat ruang angkasa - seperti yang direncanakan. "
Sinar x kosmik bersinar di cermin halus dari teleskop berharga untuk pertama kalinya. Para ilmuwan yang kembali ke Bumi memonitor kejadian itu dengan melepas headphone mereka dan bergegas ke ruang pencitraan. Selama 45 menit semua orang menunggu untuk melihat apakah mereka akan mendapatkan gambar dari teleskop atau apakah seluruh proyek akan berakhir dengan "seember kaca pecah, " seperti yang dikatakan oleh van Speybroeck.
Kemudian, di monoton era-ruang makam klasik, seorang ilmuwan mengumumkan: "Kami mendapat foton."
Pertama hanya satu titik di layar - foton menjadi unit cahaya kecil - lalu yang lain, dan yang lainnya. Perlahan-lahan gambar galaksi jauh muncul.
Lebih dari 23 tahun dalam pembuatan, terutama di Smithsonian Astrophysical Observatory di Cambridge, yang merupakan bagian dari Pusat Harvard-Smithsonian untuk Astrofisika, dan dinamai untuk almarhum peraih Hadiah Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar, gambar pertama teleskop Chandra membuat kagum para spacewatcher canggih.
Gambar resmi Chandra pertama menunjukkan setelah ledakan bintang besar di Cassiopeia A, sebuah supernova yang tersisa 10.000 tahun cahaya, dengan kejelasan bahwa bintang neutron atau lubang hitam tampak terlihat di pusatnya.
"Kami melihat tabrakan puing-puing dari bintang yang meledak dengan masalah di sekitarnya, " kata direktur pusat Harvey Tananbaum, menggambarkan gambar. "Kami melihat gelombang kejut menghambur ke ruang antar bintang dengan kecepatan jutaan mil per jam, dan untuk pertama kalinya titik terang di dekat pusat sisa yang mungkin bisa menjadi bintang yang runtuh."
Gambar x-ray awal lain yang membuktikan kekuatan dan potensi Chandra datang jauh-jauh dari quasar enam miliar tahun cahaya. Dijuluki PKS 0637-752 oleh para ilmuwan, ia terpancar dengan kekuatan sepuluh triliun matahari. Melengkapi Teleskop Luar Angkasa Hubble, observatorium ruang besar lain yang kini mengorbit Bumi, Chandra harus memungkinkan para ilmuwan untuk menganalisis beberapa misteri besar alam semesta. Selama lebih dari satu tahun sekarang, teleskop x-ray telah mentransmisikan aliran gambar yang telah menggetarkan dan menantang komunitas ilmiah.
Sebagai contoh, pengamatan Chandra terhadap Sagitarius A *, sumber gelombang radio pada inti Bima Sakti yang diduga oleh para ilmuwan didukung oleh lubang hitam 2, 6 juta kali massa matahari kita, menciptakan kehebohan musim dingin yang lalu. Dengan deteksi luar biasa dari sumber x-ray dari Sag A *, para astronom semakin dekat untuk membersihkan misteri lubang hitam supermasif.
Gambar beresolusi tinggi Chandra pasti akan memberi kita wawasan baru ke dalam lubang hitam, yang merupakan entitas ruang yang sangat padat sehingga tidak ada yang berani menutup yang dapat lolos dari gravitasinya, bahkan cahaya. Kemampuan Chandra untuk memeriksa partikel hingga milidetik terakhir sebelum tersedot dari pandangan akan memungkinkan para astronom mempelajari teori gravitasi dalam kondisi paling ekstrem.
Chandra X-ray Center Smithsonian mengoperasikan observatorium berbasis ruang di bawah kontrak dengan Marshall Space Flight Center NASA di Alabama. Pada kunjungan saya ke pusat Smithsonian di Cambridge, saya membutuhkan banyak bantuan. (Mendapat nilai D dalam bidang fisika di sekolah persiapan.) Wallace Tucker, astrofisikawan dan juru bicara Chandra, dapat berbicara kepada saya sebanyak mungkin.
Sinar X berada di ujung pendek dari spektrum gelombang cahaya. Teleskop optik dapat menangani bintang yang memancarkan puluhan ribu derajat panas, tetapi teleskop x-ray ( Smithsonian, Juli 1998) dapat mengamati benda-benda gas hingga beberapa ratus juta derajat.
Gelombang dengan energi yang sangat tinggi sangat sulit untuk difokuskan atau diarahkan. Jika Anda meletakkan teleskop konvensional di depannya, gelombang itu hanya terserap.
Tapi, saya menyela, bagaimana dengan rontgen saya di rumah sakit? Ah, jawab Tucker, foto-foto itu hanya bayangan. Tulang yang lebih padat dari pada daging, mereka membuat bayangan yang lebih dalam ketika sinar x melewati seluruh tubuh Anda.
"Selain itu, " tambahnya, "kita berbicara tentang jarak yang lebih jauh dan gambar yang lebih halus. Seperti melihat uang receh dari jarak empat mil. ”
Solusi untuk mengarahkan gelombang adalah merancang cermin yang akan memantulkan sinar pada sudut yang sangat dangkal sehingga mereka memantul, seperti melompat-lompat batu di atas air, bukannya diserap. Kemudian mereka dapat diarahkan ke detektor elektronik, disimpan dan kemudian dikirim ke pusat Chandra.
Sementara cermin teleskop optik adalah piringan yang memfokuskan sinar samar dari ruang angkasa, cermin Chandra berbentuk tong. Empat pasang dari mereka bersarang seperti boneka Rusia untuk menyediakan area yang lebih besar untuk x-ray.
Itu bukan ide baru. Hans Wolter melakukan pekerjaan desain dasar, sebuah penemuan geometris di atas kertas, di Jerman pada tahun 1952. Pada tahun 1970 Riccardo Giacconi berhasil mengadaptasi prinsip tersebut menjadi astronomi sinar-x. Giacconi pindah ke penaklukan lainnya pada 1980-an, terutama untuk mengarahkan pekerjaan pada Teleskop Luar Angkasa Hubble, tetapi timnya melanjutkan di sini. Tentu saja sejumlah besar orang-orang brilian menciptakan Chandra, tetapi saya tidak berpikir itu terlalu berlebihan untuk mengatakan bahwa orang yang bertanggung jawab atas cermin unik, ahli hebat dunia dalam desain mereka, adalah Leon van Speybroeck, secara resmi Chandra Telescope Scientist, lulusan MIT dari Wichita, Kansas, yang telah bersama Smithsonian sejak awal 1970-an.
"Giacconi punya ide di tahun 1960-an, " kata Tucker, "tetapi NASA ragu. Cermin Chandra adalah titik tertinggi dalam karier Leon. ”Kita berbicara tentang cermin yang sangat halus sehingga jika itu adalah negara bagian Colorado, Pikes Peak akan setinggi kurang dari satu inci. Kita berbicara tentang kehalusan dalam beberapa atom, kehalusan yang secara matematis dalam kesempurnaannya. Cermin berdiameter dua hingga empat kaki, panjang hampir tiga kaki dan berat lebih dari satu ton.
"Mereka harus membuat struktur khusus hanya untuk membangun cermin ini, " kata Tucker. “Mereka mencari dunia untuk menggiling bubuk. Akhirnya seorang pria di Tennessee mengembangkan senyawa cerium oksida yang dicampur dengan ekstrak getah pohon dari Swiss. ”
Dan halus: menyentuh permukaan dan minyak dari ujung jari Anda dapat merusaknya. Bayangkan tidak hanya membuat cermin-cermin ini tetapi juga memperbaiki mereka dalam antrean, dan begitu kuat sehingga kejutan karena dilemparkan ke ruang angkasa tidak akan membuat mereka kehilangan rambut.
Saya mempelajari foto berwarna Cassiopeia A, dan sulit untuk menghubungkan gambar itu dengan titik-titik pertama yang muncul di piring. Membangun potret adalah proses yang melelahkan, seni pointillist utama.
"Kami mendeteksi foton satu per satu dan melacak kapan mereka ditemukan, di mana dan berapa banyak energi yang ada di dalamnya, " kata Tucker kepada saya.
Dan bagaimana dengan kamera yang merekam pemandangan menakjubkan ini? Ada dua di antaranya, resolusi tinggi, yang dirancang oleh para ilmuwan Smithsonian, dengan 69 juta tabung kaca dalam kisi untuk menentukan posisi dan waktu kedatangan yang tepat dari masing-masing x-ray, dan spektrometer pencitraan, kamera mirip-digital khusus yang sepuluh keping x-ray-sensitif masing-masing berisi satu juta piksel untuk merekam posisi dan energi sinar. Dua alat penyaringan khusus menyebarkan sinar menjadi pelangi berenergi tinggi, seperti spektroskopi dengan ribuan warna berbeda, untuk memungkinkan studi kimiawi sumber surgawi mereka.
"Stasiun Deep Space Network NASA di Australia, Spanyol, dan California mengirimkan data kepada kami, " lanjut Tucker. "Dan kami mengirim kembali informasi yang mengatakan di mana kami ingin Chandra mencari berikutnya, setiap 72 jam atau lebih. Target dipilih oleh proses peer review. "
Observatorium terbang ini melakukan perjalanan hampir sepertiga dari perjalanan ke bulan dalam orbit elips mulai dari 6.000 hingga 86.400 mil ke atas karena mengorbit Bumi setiap 64 jam. Rata-rata orbitnya 200 kali lebih tinggi dari teleskop Hubble.
Ada teleskop x-ray lainnya, tetapi Chandra dapat melihat objek yang 20 kali lebih redup dari apa pun yang dapat mereka deteksi.
Kekuatan penyelesaian Chandra adalah 0, 5 detik busur, yang berarti dapat membaca huruf-huruf tanda berhenti dari 12 mil jauhnya. Atau tajuk koran setinggi satu sentimeter pada jarak setengah mil. Di sisi lain, ia dapat mengamati sinar x di awan gas yang begitu luas sehingga dibutuhkan cahaya lima juta tahun untuk melintasinya. Dan itu bisa mempelajari quasar yang cahayanya membutuhkan waktu sepuluh miliar tahun untuk sampai kepada kita, sehingga kita melihat itu bertahun-tahun ke masa lalu. Saya suka statistik.
Seperti yang dikatakan Edward Weiler, seorang administrator NASA terkemuka, "Sejarah mengajarkan kepada kita bahwa setiap kali Anda mengembangkan teleskop sepuluh kali lebih baik daripada yang sebelumnya, Anda akan merevolusi astronomi. Chandra siap untuk melakukan hal itu. "
