Před 25 lety odstartovala do kosmu rentgenová observatoř Chandra!

Vznik observatoře Chandra

Historie rentgenové astronomie nesahá moc daleko do minulosti. Na pozorování těchto energetických vlnových délek si lidstvo muselo počkat až na éru kosmických letů. Na zemském povrchu je detekce rentgenového záření z vesmíru prakticky nemožná, v jeho průchodu (pro život naštěstí) mu brání nižší vrstvy atmosféry. Toto záření tak můžeme pozorovat pouze ve volném prostoru nad atmosférou Země.

První pokusy o zachycení kosmického rentgenového záření proběhly koncem 40. let minulého století, kdy německá raketa V2 detekovala paprsky X pocházející z horké sluneční koróny. O 13 let později, v roce 1962, byl americkou raketou Aerobee objeven vůbec první extrasolární zdroj rentgenového záření, Scorpius X-1, který byl následně ztotožněn s proměnnou hvězdou V 818 Sco. Objev odstartoval novou éru astronomie - rentgenovou astronomii.  

Začaly se tedy realizovat různé družice a dalekohledy specializované na pozorování rentgenových vlnových délek. Mezi jejich průkopníky patří především Riccardo Giacconi, Frank Paolini, Bruno Rossi a Herbert Gursky, kteří mimo jiné stáli za první družící zaměřenou na rentgenovou astronomii. Ta měla název Uhuru a do kosmu byla vypuštěna v prosinci roku 1970. Rentgenový teleskop byl také umístěn na palubě tehdejší americké vesmírné stanice Skylab. Jmenoval se Apollo Telescope Mount a zkoumal Slunce nejen v rentgenovém záření, ale i v jiných oblastech světelného spektra. Právě tento přístroj připravil půdu pro vývoj významné Einsteinovy observatoře HEAO-2, která byla již plně zaměřena na rentgenové záření. 

Několik let před startem HEAO-2 byl agentuře NASA podán návrh na stavbu velké observatoře  s vysokým rozlišením určené na pozorování rentgenového záření. Projekt původně nesl název Advanced X-ray Astrophysical Facility (AFAX), před startem byl ale přejmenován na Chandra na počest významného indického astrofyzika Subrahmanyana Chandrasekhara. Ten je známý především díky určení maximální možné hmotnosti bílých trpaslíků. 

Vypuštění observatoře bylo plánováno již na rok 1976, schválení projektu však bylo kvůli finančním problémům a katastrofické havárii raketoplánu Challenger několikrát odloženo. Ke schválení americkým Kongresem nakonec došlo až v roce 1988. Chandra se do kosmu měla vydat už v roce 1998. Start byl ale několikrát odložen, a tak se uskutečnil až o rok později.

Málem neúspěšný start

Observatoř byla vynesena raketoplánem Columbia, jehož velitelkou byla pilotka Eileen Collins, což je zajímavé, protože právě ona byla vůbec první ženou na světě, jež kdy velela raketoplánu. Ke vzletu došlo v 04:31 UTC. Start však nebyl úplně bez problémů. Během zážehu se na jednom z motorů uvolnila zlatá zátka. Zátka byla pod tlakem kyslíku vymrštěna, narazila do trysky a poškodila trubičky vedoucí kapalný vodík, který začal unikat. Raketoplán kvůli tomu ztratil celkem 1110 kg vodíku, a hlavní motory SSME proto ukončily svoji činnost asi o 150 milisekund dříve. Posádce přitom hrozilo opravdové nebezpečí, případný větší únik vodíku by totiž znamenal nutnost nouzového přistání. Naštěstí k ničemu takovému nedošlo a Chandra mohla pokračovat ve své cestě.

O několik hodin později se otevřely dveře nákladového prostoru a Chandra byla společně s urychlovacím stupněm IUS (Inertial Upper Stage) oddělena od raketoplánu. Observatoř byla poté pomocí IUS umístěna na velmi vysokou eliptickou dráhu s apogeem ve třetině vzdálenosti Měsíce od Země, aby se po většinu oběhu nacházela nad Van Allenovými radiačními pásy, jež by rušily její pozorování. Columbia přistála 28. července v 03:21 na dráze Runway 33 (Kennedyho vesmírné středisko). Chandra společně se stupněm IUS tvořila nejtěžší náklad (22 753 kg), který kdy byl raketoplánem do kosmického prostoru vynesen. První zkušební fotografie byly pořízeny 19. srpna 1999.

Výsledky mise Chandry

Chandra zkoumá vesmír v rentgenovém záření, konkrétně ve vlnových délkách od 12 do 0,12 nanometrů. Pozoruje především pozůstatky supernov, akreční disky černých děr, pulzary, aktivní galaxie a v neposlední řadě i planety. Rozhodně o ní můžeme tvrdit, že patří mezi nejvýznamnější kosmické dalekohledy dnešní astronomie. Obecně jde o jednu z vůbec nejproduktivnějších misí NASA v astrofyzice. Na datech z Chandry bylo založeno více než 10 000 recenzovaných vědeckých prací, a poptávka po pozorovacím čase je stále velmi velká. 

Její pozorování vedla k mnoha důležitým objevům. Observatoř poskytla astronomům první pohled na kompaktní objekt, pravděpodobně neutronovou hvězdu, v jádru zbytku supernovy Cassiopeia A. Kolem pulsaru v Krabí mlhovině (Messier 1) odhalila prstenec hmoty a výtrysky, které byly na snímcích z jiných dalekohledů jen velmi slabě viditelné. Chandra jako první v historii detekovala rentgenovou emisi ze supermasivní černé díry Sagittarius A* uprostřed Mléčné dráhy. Chandra také přispěla k objevu nového typu černých děr s hmotností mezi hvězdnými a supermasivními černými dírami. Ve 12 milionů světelných let vzdálené galaxii Doutník (Messier 82) zachytila vůbec prvního zástupce tzv. středních černých děr.

Astronomové data z Chandry často kombinují s daty pořízenými jinými dalekohledy, což jim umožňuje prozkoumat daný cíl v širší oblasti spektra. Díky spolupráci mezi Chandrou a JWST byl například minulý rok objeven důkaz o existenci dvou nejvzdálenějších dosud zaznamenaných černých děr.

K 25. výročí startu Chandry na oběžnou dráhu bylo zveřejněno 25 nových fotografií pořízených touto observatoří. Lze na nich vidět mnoho objektů - od blízkých pozůstatků supernov přes sousední galaxie až po několik miliard světelných let vzdálené galaktické kupy. Fotografie jsou kombinací dat pořízených různými dalekohledy, včetně JWST a HST, v odlišných vlnových délkách. Všechny snímky obsahují rentgenová pozorování z Chandry, ta jsou většinou zvýrazněna fialově nebo světle modře.