19 de agosto de 1999, o Chandra X-ray Observatory Center do Smithsonian em Cambridge, Massachusetts: uma grande sala cheia de computadores, equipamentos de monitoramento e cientistas ansiosos. Eles estavam ansiosos porque depois de muitos anos de trabalho árduo, depois de dois lançamentos e quase abortos, depois de sete disparos de foguetes balançando o maquinário delicado de um jeito ou de outro, o telescópio de raio-x deles finalmente estava em órbita e prestes a se abrir para o negócio.
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- De visão distante
“Foi uma cena e tanto”, lembrou Leon van Speybroeck, um dos homens que a colocou lá. “O lançamento foi no ônibus espacial da Columbia, carregando sua maior carga útil de todos os tempos. Agora, um mês depois, estávamos prontos. Então, enviamos os comandos do computador e esperamos. Surpreendentemente, a 80.000 milhas de distância, nosso dispositivo pirotécnico explodiu - era como um foguete M-80. Ele abriu a porta de 120 libras na espaçonave - exatamente como planejado.
Os raios x cósmicos brilhavam pela primeira vez nos delicados espelhos do precioso telescópio. Os cientistas de volta à Terra monitorando o evento tiraram seus fones de ouvido e correram para a sala de imagens. Durante 45 longos minutos, todos esperaram para ver se receberiam uma imagem do telescópio ou se todo o projeto terminaria com “um balde de vidro quebrado”, como disse van Speybroeck.
Então, no clássico túmulo da era espacial monótona, um cientista anunciou: "Estamos recebendo fótons".
Primeiro apenas um ponto na tela - fótons são pequenas unidades de luz - depois outra e outra. Aos poucos, surgiu uma imagem de uma galáxia distante.
Com mais de 23 anos de experiência, principalmente no Smithsonian Astrophysical Observatory, em Cambridge, que faz parte do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, e nomeado em homenagem ao falecido Prêmio Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar, as primeiras imagens do telescópio Chandra surpreenderam os sofisticados espaçadores.
A primeira imagem oficial do Chandra mostra o rescaldo de uma vasta explosão estelar em Cassiopeia A, uma supernova remanescente a 10.000 anos-luz de distância, com tanta clareza que uma estrela de nêutrons ou um buraco negro parece estar visível em seu centro.
"Vimos a colisão dos destroços da estrela explodida com o material ao redor", disse o diretor do centro, Harvey Tananbaum, descrevendo a imagem. "Vemos ondas de choque correndo para o espaço interestelar a milhões de quilômetros por hora e, pela primeira vez, um ponto brilhante perto do centro do remanescente que poderia ser uma estrela em colapso."
Outra imagem de raio x que atesta o poder e o potencial de Chandra veio de um quasar a seis bilhões de anos-luz de distância. Apelidado de PKS 0637-752 por cientistas, ele irradia com o poder de dez trilhões de sóis. Complementando o Telescópio Espacial Hubble, outro grande observatório espacial orbitando a Terra, Chandra deveria permitir aos cientistas analisar alguns dos grandes mistérios do universo. Há mais de um ano, o telescópio de raios X vem transmitindo um fluxo de imagens que emocionaram e desafiaram a comunidade científica.
Por exemplo, a observação de Chandra de Sagitário A *, uma fonte de ondas de rádio no centro da Via Láctea que os cientistas supõem ser alimentada por um buraco negro 2, 6 milhões de vezes a massa do nosso sol, criou uma agitação no inverno passado. Com a notável detecção de uma fonte de raios X da Sag A *, os astrônomos estão mais próximos do que nunca de esclarecer o mistério do buraco negro supermassivo.
As imagens de alta resolução de Chandra certamente nos darão novos insights sobre os buracos negros, que são entidades espaciais tão densas que nada que se aventura perto possa escapar de sua gravidade, nem mesmo da luz. A capacidade de Chandra de examinar partículas até o último milésimo de segundo antes de serem retiradas de vista permitirá aos astrônomos estudar a teoria da gravidade sob as condições mais extremas.
O Chandra X-ray Center da Smithsonian opera o observatório baseado no espaço sob contrato com o Marshall Space Flight Center da NASA no Alabama. Na minha visita ao centro Smithsonian em Cambridge, eu precisava de muita ajuda. (Obteve um D em física na escola preparatória.) Wallace Tucker, astrofísico e porta-voz do Chandra, foi capaz de falar comigo tanto quanto qualquer um podia.
Os raios X estão na extremidade curta do espectro de ondas de luz. Os telescópios ópticos podem lidar com estrelas que irradiam dezenas de milhares de graus de calor, mas os telescópios de raios-x ( Smithsonian, julho de 1998) podem observar objetos gasosos de até várias centenas de milhões de graus.
Uma onda com uma energia fantasticamente alta é extremamente difícil de focalizar ou direcionar. Se você colocar um telescópio convencional na frente dele, a onda é simplesmente absorvida.
Mas eu interrompi, e meus radiografias no hospital? Ah, respondeu Tucker, essas imagens são apenas sombras. Os ossos são mais densos que a carne, eles fazem uma sombra mais profunda à medida que os raios x passam por todo o seu corpo.
“Além disso”, ele acrescentou, “estamos falando de distâncias muito maiores e imagens mais refinadas. Como olhar para uma moeda de dez quilômetros de distância.
A solução para direcionar as ondas era projetar um espelho que refletisse os raios em um ângulo extremamente raso, de modo que eles fossem refletidos, como saltar pedras na água, em vez de serem absorvidos. Então eles poderiam ser direcionados para um detector eletrônico, armazenados e depois transmitidos para o centro do Chandra.
Enquanto os espelhos do telescópio óptico são pratos que focalizam os débeis raios do espaço, os espelhos do Chandra são em forma de barril. Quatro pares deles são aninhados como bonecas russas para fornecer uma área maior para os raios x atingirem.
Não foi uma ideia nova. Hans Wolter fez o trabalho de design básico, uma invenção geométrica em papel, na Alemanha, em 1952. Na década de 1970, Riccardo Giacconi adaptou com sucesso o princípio à astronomia de raios-x. Giacconi mudou-se para outras conquistas nos anos 80, especialmente para dirigir o trabalho no Telescópio Espacial Hubble, mas sua equipe continuou aqui. É claro que um grande número de pessoas brilhantes criou o Chandra, mas não acho que seja demais dizer que o responsável pelos espelhos únicos, o grande especialista do mundo em seu design, é Leon van Speybroeck, oficialmente o cientista do telescópio Chandra., graduado pelo MIT em Wichita, Kansas, que está no Smithsonian desde o início dos anos 70.
“Giacconi teve a ideia na década de 1960”, observou Tucker, “mas a NASA era cética. Os espelhos Chandra são um ponto alto da carreira de Leon. ”Estamos falando de um espelho tão suave que, se fosse o estado do Colorado, o Pikes Peak teria menos de uma polegada de altura. Estamos falando de maciez dentro de poucos átomos, suavidade que é virtualmente matemática em sua perfeição. Os espelhos são dois a quatro metros de diâmetro, quase três metros de comprimento e pesam mais de uma tonelada.
"Eles tiveram que fazer estruturas especiais apenas para construir esses espelhos", disse Tucker. “Eles procuraram no mundo por moagem de pós. Finalmente, um cara no Tennessee desenvolveu um composto de óxido de cério que foi misturado com um extrato de seiva de árvore da Suíça. ”
E delicado: toque a superfície e graxa da ponta dos dedos poderia arruiná-lo. Imagine não apenas construir esses espelhos, mas consertá-los precisamente na linha, e com tanta firmeza que o choque de ser arremessado para o espaço não os derrubaria.
Eu estudei uma fotografia colorida de Cassiopeia A, e foi difícil relacionar a imagem aos primeiros pontos que apareceram no prato. Construir o retrato é um processo trabalhoso, a última arte pontilhista.
“Nós detectamos os fótons um de cada vez e rastreamos quando eles foram encontrados, onde e quanta energia havia neles”, disse Tucker.
E a câmera que registra essas vistas incríveis? Há dois deles, um de alta resolução, projetado por cientistas do Smithsonian, com 69 milhões de tubos de vidro em uma grade para determinar a posição exata e tempo de chegada de cada raio x, e um espectrômetro de imagem, uma câmera digital Os chips sensíveis a raios X contêm um milhão de pixels cada para registrar a posição e a energia dos raios. Dois dispositivos de triagem especiais dispersam os raios em um arco-íris de alta energia, como um espectroscópio de milhares de cores distintas, para permitir o estudo da química de sua fonte celestial.
“As estações Deep Space Network da NASA na Austrália, Espanha e Califórnia nos enviam os dados”, continuou Tucker. “E nós mandamos de volta informações dizendo onde queremos que o Chandra olhe a seguir, a cada 72 horas ou mais. Os alvos são selecionados por um processo de revisão por pares. ”
O observatório voador viaja quase um terço do caminho para a lua em uma órbita elíptica que varia de 6.000 a 86.400 milhas acima, enquanto orbita a Terra a cada 64 horas. Em média, sua órbita é 200 vezes maior que a do telescópio Hubble.
Houve outros telescópios de raios X, mas o Chandra consegue ver objetos 20 vezes mais fracos do que qualquer coisa que possam detectar.
O poder de resolução de Chandra é de 0, 5 segundo de arco, o que significa que ele pode ler as letras de um sinal de parada de 12 milhas de distância. Ou uma manchete de jornal com um centímetro de altura a meia milha de distância. Por outro lado, pode-se observar raios X em nuvens de gás tão grandes que são necessários cinco milhões de anos para atravessá-los. E pode estudar os quasares cuja luz levou dez bilhões de anos para chegar até nós, de modo que estamos vendo muitos anos no passado. Eu amo estatísticas.
Como disse Edward Weiler, um dos principais administradores da NASA: “A história nos ensina que sempre que você desenvolver um telescópio dez vezes melhor do que o anterior, você revolucionará a astronomia. Chandra está pronto para fazer exatamente isso.
