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 チャンドラのイラスト | |||||||||||
| 名前 | 先端X線天体物理学施設（AXAF） | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ミッションタイプ | X線天文学 | ||||||||||
| オペレーター | NASA / SAO / CXC | ||||||||||
| コスパーID | 1999-040B | ||||||||||
| SATCAT番号 | 25867 | ||||||||||
| Webサイト | https://chandra.harvard.edu/ | ||||||||||
| ミッション期間 | 計画: 5年 経過: 25年4か月3日 | ||||||||||
| 宇宙船の特性 | |||||||||||
| メーカー | TRW株式会社 | ||||||||||
| 打ち上げ質量 | 5,860 kg (12,930 ポンド) [1] | ||||||||||
| 乾燥質量 | 4,790 kg (10,560 ポンド) [1] | ||||||||||
| 寸法 | 展開時: 13.8 × 19.5 m (45.3 × 64.0 フィート) [2] 収納時: 11.8 × 4.3 m (38.7 × 14.0 フィート) [1] | ||||||||||
| 力 | 2,350ワット[2] | ||||||||||
| ミッション開始 | |||||||||||
| 発売日 | 1999 年 7 月 23 日、04:30:59.984 UTC [3] | ||||||||||
| ロケット | スペースシャトル コロンビア( STS-93 ) | ||||||||||
| 発射場 | ケネディ、LC-39B | ||||||||||
| 軌道パラメータ | |||||||||||
| 参照システム | 地球中心 | ||||||||||
| 政権 | 非常に楕円形 | ||||||||||
| 半長軸 | 80,795.9 km (50,204.2 マイル) | ||||||||||
| 偏心 | 0.743972 | ||||||||||
| 近地点高度 | 14,307.9 km (8,890.5 マイル) | ||||||||||
| 遠地点高度 | 134,527.6 km (83,591.6 マイル) | ||||||||||
| 傾斜 | 76.7156° | ||||||||||
| 期間 | 3809.3分 | ||||||||||
| ラーン | 305.3107° | ||||||||||
| 近地点の引数 | 267.2574° | ||||||||||
| 平均異常 | 0.3010° | ||||||||||
| 平均運動 | 0.3780回転/日 | ||||||||||
| エポック | 2015 年 9 月 4 日、04:37:54 UTC [4] | ||||||||||
| 革命No. | 1358 | ||||||||||
| メイン望遠鏡 | |||||||||||
| タイプ | ウォルター1型[5] | ||||||||||
| 直径 | 1.2メートル（3.9フィート）[2] | ||||||||||
| 焦点距離 | 10.0メートル（32.8フィート）[2] | ||||||||||
| 収集エリア | 0.04 m 2 (0.43平方フィート) [2] | ||||||||||
| 波長 | X線: 0.12～12 nm (0.1～10 keV ) [6] | ||||||||||
| 解決 | 0.5秒角[2] | ||||||||||
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| 大型戦略科学ミッション 天体物理学部門 | |||||||||||
チャンドラX線観測衛星（CXO ）は、以前は先進X線天体物理学施設（AXAF）として知られており、 1999年7月23日にNASAによってSTS-93でスペースシャトルコロンビア号に搭載されて打ち上げられたフラッグシップクラスの 宇宙望遠鏡です。チャンドラは、そのミラーの高い角度分解能により、これまでのどのX線望遠鏡よりも100倍暗いX線源にも感度があります。地球の大気はX線の大部分を吸収するため、地球上の望遠鏡からは検出できません。そのため、これらの観測を行うには宇宙望遠鏡が必要です。チャンドラは64時間周期で地球を周回する衛星であり、そのミッションは2024年現在も継続しています。 [アップデート]
チャンドラは、ハッブル宇宙望遠鏡、コンプトンガンマ線観測所（1991年～2000年）、スピッツァー宇宙望遠鏡（2003年～2020年）とともに、偉大な天文台の1つである。この望遠鏡は、ノーベル賞を受賞したインド系アメリカ人の天体物理学者、スブラマニアン・チャンドラセカールにちなんで名付けられた。[7]その使命は、同じく1999年に打ち上げられたESAのXMM-ニュートン宇宙船の使命と似ているが、2つの望遠鏡の設計焦点は異なり、チャンドラははるかに高い角度分解能を持ち、XMM-ニュートンはより高い分光スループットを持っている。
アメリカ議会が2024年にNASAへの資金を削減したことを受けて、チャンドラは10年以上の運用期間を残しているにもかかわらず、早期中止の危機にさらされている。この中止は、米国のX線天文学にとって「絶滅レベル」の出来事になる可能性があるとされている。天文学者のグループは、十分な資金を米国議会に提供して観測所の早期終了を回避するよう説得するのに十分な数のアメリカ国民を集めるための広報プロジェクトを立ち上げた。[8]
歴史
1976年、リカルド・ジャコーニとハーヴェイ・タナンバウムがNASAにチャンドラX線天文台（当時はAXAFと呼ばれていた）を提案した。翌年、マーシャル宇宙飛行センター（MSFC）とスミソニアン天体物理観測所（SAO）で準備作業が開始され、現在この望遠鏡はNASAのためにハーバード・スミソニアン天体物理学センターのチャンドラX線センターで運用されている[9]。その間、1978年にNASAは世界初の撮像X線望遠鏡、アインシュタイン（HEAO-2）を軌道に乗せた。AXAFプロジェクトの作業は1980年代から1990年代にかけて続けられた。1992年、コスト削減のため宇宙船の再設計が行われ、計画されていた12枚の鏡のうち4枚と、6枚の科学機器のうち2枚が削除された。 AXAF の計画軌道は楕円軌道に変更され、月の最遠点の 3 分の 1 に達することになりました。これにより、スペース シャトルによる改良や修理の可能性はなくなりましたが、観測所は軌道のほとんどの部分で地球の放射線帯の上空に置かれました。AXAF は、カリフォルニア州レドンド ビーチのTRW (現在のノースロップ グラマンエアロスペース システムズ)によって組み立てられ、テストされました。
AXAFは、1998年にNASAが開催したコンテストでチャンドラに改名された。このコンテストには、世界中から6,000件以上の応募があった。[10]コンテスト優勝者のジャティラ・ファン・デル・ヴィーンとタイレル・ジョンソン（それぞれ当時は高校教師と高校生）は、ノーベル賞を受賞したインド系アメリカ人の天体 物理学者 スブラマニアン・チャンドラセカールに敬意を表してこの名前を提案した。チャンドラセカールは、白色矮星の最大質量を決定し、中性子星やブラックホールなどの高エネルギー天文現象の理解を深めた業績で知られている。[7]チャンドラという名前は、サンスクリット語で「月」を意味する。[11]
当初は1998年12月に打ち上げられる予定だったが[10] 、数ヶ月遅れ、最終的には1999年7月23日午前4時31分（UTC）、スペースシャトル コロンビア号のSTS-93で打ち上げられた。チャンドラはキャディ・コールマン[12]によってコロンビア号から午前11時47分（UTC）に展開された。慣性上段ロケットの第1段目モーターは午前12時48分（UTC）に点火され、125秒間燃焼して分離された後、第2段目は午前12時51分（UTC）に点火され、117秒間燃焼した。[13] 22,753キログラム（50,162ポンド）のそれは[1]シャトルで打ち上げられたペイロードの中で最も重いものとなり、宇宙船を高軌道に運ぶために2段式の慣性上段ロケットブースターシステムが必要となった。
チャンドラは打ち上げから1か月後からデータを送信し続けている。この衛星はマサチューセッツ州ケンブリッジのチャンドラX線センターにあるSAOによって運用されており、 MITとノースロップ・グラマン・スペース・テクノロジーの支援を受けている。ACIS CCDは初期の放射線帯通過時に粒子による損傷を受けた。さらなる損傷を防ぐため、現在、この装置は放射線帯通過中は望遠鏡の焦点面から外されている。
チャンドラの寿命は当初5年と見積もられていたが、2001年9月4日、NASAは「観測所の優れた成果に基づいて」寿命を10年に延長した。[14]チャンドラは物理的にはもっと長く存続できる。チャンドラX線センターで行われた2004年の研究では、観測所は少なくとも15年間は存続できると示された。[15]チャンドラは2024年時点で稼働しており、チャンドラX線センターによって今後の観測スケジュールが発表されている。[16]
2008年7月、ESA、NASA、JAXAの共同プロジェクトである国際X線観測所が、次期主要X線観測所として提案されたが、後に中止された。 [ 17] ESAはその後、このプロジェクトの縮小版を高エネルギー天体物理学向け先端望遠鏡（ATHENA）として復活させ、2028年に打ち上げを計画している。[18]
2018年10月10日、チャンドラはジャイロスコープの不具合によりセーフモード運用に入った。NASAはすべての科学機器が安全であると報告した。[19] [20]数日のうちに、1つのジャイロのデータに3秒のエラーがあったことが判明し、チャンドラをフル稼働に戻す計画が立てられた。不具合が発生したジャイロスコープは予備として保管され、それ以外は正常である。[21]
2024年3月、議会はNASAとそのミッションへの資金を削減することを決定しました。これにより、このミッションは早期に終了する可能性があります。[22] 2024年6月、上院議員はNASAにチャンドラへの削減を再考するよう求め、受け入れられました。[23]
発見例
チャンドラによって収集されたデータは、 X線天文学の分野を大きく進歩させました。以下は、チャンドラの観測によって裏付けられた発見の例です。
- 超新星残骸カシオペヤAの初撮影画像は、天文学者に残骸の中心にあるコンパクトな天体、おそらく中性子星かブラックホールを初めて垣間見せるものとなった。 [24] [25]
- もう一つの超新星残骸であるかに星雲では、チャンドラは中心パルサーの周囲にこれまで見たことのないリングと、以前の望遠鏡では部分的にしか見えなかったジェットを観測した。[26]
- 最初のX線放射は、天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホール、いて座A*から観測されました。[27]
- チャンドラは、予想よりもはるかに多くの冷たいガスがアンドロメダ銀河の中心に渦巻いていることを発見した。
- 銀河団が合体しつつあるアベル2142で、圧力前線が初めて詳細に観測された。
- 超新星の衝撃波のX線画像としては、SN 1987Aが最も古いものである。
- チャンドラは、ペルセウス座Aの画像で、より大きな銀河に食い尽くされる小さな銀河の影を初めて示した。
- M82銀河で新しいタイプのブラックホールが発見された。これは恒星サイズのブラックホールと超大質量ブラックホールの間のミッシングリンクであると考えられている中質量天体である。[28]
- X線輝線は、ガンマ線バーストであるベートーベンバーストGRB991216と初めて関連付けられました。[29]
- 高校生たちはチャンドラのデータを使って超新星残骸IC 443の中に中性子星を発見した。[30]
- チャンドラとベッポSAXによる観測では、ガンマ線バーストが星形成領域で発生することが示唆されている。
- チャンドラのデータは、これまでパルサーだと考えられていたRX J1856.5-3754と3C58が、さらに密度の高い天体、つまりクォーク星である可能性を示唆した。この結果はまだ議論が続いている。
- ペルセウス座銀河団（2003 年）では、超大質量ブラックホールの周囲の激しい活動による音波が観測されました。
褐色矮星TWA 5BのCXO画像 - 主系列のほぼすべての恒星はX線放射体である。[31]
- タイタンのX線影は、かに星雲を通過したときに観測されました。
- 原始惑星系円盤から恒星に落ち込む物質からのX線放射。 [32]
- ハッブル定数はスニヤエフ・ゼルドビッチ効果を用いて76.9 km/s/ Mpcと測定された。[33]
- 2006年、チャンドラは超銀河団衝突を観測し、暗黒物質が存在するという強力な証拠を発見した。[34]
- 2006年、メシエ87内の超大質量ブラックホールの周囲にX線を放射するループ、リング、フィラメントが発見され、圧力波、衝撃波、音波の存在が示唆された。メシエ87の進化は劇的な影響を受けた可能性がある。[35]
- バレット銀河団の観測により、暗黒物質の自己相互作用の断面積に制限が課せられた。[36]
- PSR B1509-58の「神の手」の写真。
- 木星のX線はオーロラリングではなく極から来ている。[37]
- 天の川銀河を取り囲む巨大な高温ガスのハローが発見された。[38]
- 極めて高密度で明るい矮小銀河M60-UCD1を観測。[39]
- 2015年1月5日、NASAはCXOが天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールであるいて座A*から、通常の400倍の明るさの記録破りのX線フレアを観測したと報告した。天文学者によると、この異常な現象は、ブラックホールに落ち込んだ小惑星の破壊、またはいて座A*に流入するガス内の磁力線の絡み合いによって引き起こされた可能性がある。 [40]
- 2016年9月、チャンドラが冥王星からのX線放射を検出したことが発表されました。これはカイパーベルト天体からのX線の初めての検出でした。チャンドラは2014年と2015年に観測を行い、2015年7月のニューホライズンズ探査機の接近を支援しました。[41]
- 2020年9月、チャンドラは渦巻銀河の太陽系外惑星を観測した可能性があると報じられており、これは天の川銀河以外で発見された最初の惑星となるだろう。[42] [43] [44]
- 2021年4月、NASAは「天王星はX線を発していることを天文学者が発見」というツイートで天文台の調査結果を発表した。このX線が太陽からではなく惑星から発生していることが確認されれば、この発見は「天王星を理解する上で興味深い意味合いを持つ」ことになるだろう。[45]
技術的な説明
単純なアルミニウム被覆放物面（ミラー）を持つ光学望遠鏡とは異なり、X線望遠鏡は一般に、イリジウムまたは金でコーティングされた入れ子状の円筒形放物面と双曲面で構成されるウォルター望遠鏡を使用します。X線光子は通常のミラー表面で吸収されるため、それらを反射するには低い斜入射角を持つミラーが必要です。チャンドラは、高解像度ミラーアセンブリ（HRMA）と呼ばれるサポート構造とともに、4組の入れ子になったミラーを使用します。ミラー基板は厚さ2cmのガラスで、反射面は33nmのイリジウムコーティングされており、直径は65cm、87cm、99cm、123cmです。[46]厚い基板と特に慎重な研磨により、非常に正確な光学表面が可能になり、チャンドラの比類のない解像度の要因となっています。入射X線エネルギーの80%から95%が1秒角の円内に収束します。しかし、基板の厚さによって、満たされる開口部の割合が制限され、XMM-Newtonと比較して収集面積が低くなります。
チャンドラの高度に楕円形の軌道は、65時間の軌道周期のうち最大55時間連続観測を可能にする。地球から最も遠い軌道点では、チャンドラは最も遠い地球周回衛星の1つである。この軌道は、チャンドラを静止衛星の外側とヴァン・アレン帯の外側にまで到達させる。[47]
チャンドラは、 0.5秒角（2.4μrad） の角度分解能を備えており、最初の軌道上X線望遠鏡の1000倍以上の分解能を備えています。
CXOは機械式ジャイロスコープ[ 48]を使用しています。これは望遠鏡がどの方向を向いているかを判断するのに役立つセンサーです。[49] CXOに搭載されているその他のナビゲーションおよび方向決定システムには、アスペクトカメラ、地球および太陽センサー、およびリアクションホイールがあります。また、移動用と運動量の負荷軽減用の2組のスラスターも搭載されています。[49]
楽器
科学機器モジュール (SIM) には、2 つの焦点面機器、つまり先進 CCD イメージング分光計(ACIS) と高解像度カメラ (HRC) が搭載されており、観測中は必要に応じてどちらかを所定の位置に移動します。
ACIS は 10 個のCCDチップで構成され、観測対象物の画像とスペクトル情報を提供します。0.2 ～10 keVの光子エネルギー範囲で動作します。HRC には 2 つのマイクロ チャネル プレートコンポーネントがあり、0.1～10 keV の範囲で画像を生成します。また、時間分解能は 16マイクロ秒です。これらの機器は両方とも単独でも、または観測所の 2 つの透過型回折格子の 1 つと組み合わせて使用することもできます。
ミラーの後ろの光路にスイングする透過格子は、チャンドラに高解像度の分光を提供します。高エネルギー透過格子分光計 (HETGS) は 0.4～10 keV で動作し、スペクトル分解能は 60～1000 です。低エネルギー透過格子分光計 (LETGS) は 0.09～3 keV の範囲で動作し、分解能は 40～2000 です。
要約: [50]
- 高解像度カメラ (HRC)
- 高度 CCD イメージング分光計(ACIS)
- 高エネルギー透過格子分光計（HETGS）
- 低エネルギー透過格子分光計 (LETGS)
ギャラリー
チャンドラ · 地球
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冥王星のX線 -
X線で見た木星 -
X線で見るティコ超新星残骸 -
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2014年1月7日時点のCXO軌道 -
X線光で見るM31コア -
PSR B1509-58 – 赤、緑、青/最大エネルギー -
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![天の川銀河の超大質量ブラックホール、いて座A*からの明るいX線フレア[40]](https://img-server.japedia.wiki/wikipedia/commons/thumb/8/85/X-RayFlare-BlackHole-MilkyWay-20140105.jpg/500px-X-RayFlare-BlackHole-MilkyWay-20140105.jpg)
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SNR 0519–69.0 –大マゼラン雲の爆発した星の残骸 -
2015年の国際光年を祝うために公開された画像 -
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GK ペルセウス: 1901 年の新星 -
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最初に発見された強力なブラックホール、白鳥座X-1 -
参照
- AGILE（衛星）、イタリアの軌道X線望遠鏡
- グレート・オブザバトリーズ・プログラム
- 深層フィールド一覧
- 宇宙望遠鏡のリスト
- X線宇宙望遠鏡のリスト
- リンクスX線天文台、後継機の可能性
- ニュースター
- AXAF-S（分光計）から派生した姉妹衛星「すざく」
- X線天文学
参考文献
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さらに読む
- Swartz , Douglas A.; Wolk, Scott J.; Fruscione, Antonella (2010 年 4 月 20 日)。「チャンドラの発見から 10 年」。米国 科学アカデミー紀要。107 (16): 7127–7134。Bibcode : 2010PNAS..107.7127S。doi : 10.1073 / pnas.0914464107。PMC 2867717。PMID 20406906。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、チャンドラX線観測所に関連するメディアがあります。
- NASA.gov のチャンドラ X 線観測衛星
- Harvard.edu の Chandra X 線観測所
- ハーバード大学チャンドラX線センター（CXC）
- チャンドラX線天文台（YouTube）
- チャンドラ ポッドキャスト (2010) Astronomy Cast