O Chandra X-Ray Observatory é um telescópio da NASA que analisa buracos negros, quasares, supernovas e similares - todas as fontes de alta energia no universo. Mostra um lado do cosmos que é invisível ao olho humano.
Depois de mais de uma década em serviço, o observatório ajudou os cientistas a vislumbrar o universo em ação. Ele assistiu galáxias colidirem, observou um buraco negro com ventos cósmicos de furacões e vislumbrou uma supernova virando-se do avesso após uma explosão.
O telescópio - considerado um dos grandes observatórios da NASA junto com o Telescópio Espacial Hubble, o Telescópio Espacial Spitzer e o Observatório Gamma Ray Compton - também tem sido uma ferramenta de relações públicas da agência. Suas fotos são frequentemente usadas pela NASA em comunicados de imprensa.
Uma das imagens mais notáveis de Chandra é o que parece ser uma "mão" cósmica alcançando uma nebulosa brilhante, embora a explicação científica seja bem diferente. [Galeria: Fotos incríveis do Observatório Chandra de Raios-X da NASA]
Desenvolvendo Chandra
A astronomia de raios-X é especialmente desafiadora porque você precisa deixar a atmosfera da Terra para trás para observar os raios. As primeiras observações radiológicas foram passageiras, ocorrendo em vôos de foguete com minutos de duração, ou talvez por algumas horas em um balão estratosférico.
Em 1962, o astrônomo ítalo-americano Riccardo Giacconi e sua equipe enviaram um foguete com um detector de raios-X no alto e descobriram a primeira fonte de raios-X estelares. Giacconi estava naturalmente ansioso para fazer mais pesquisas.
Com base em seu design, a NASA lançou o primeiro telescópio de raios X: Uhuru, também conhecido como Pequeno Satélite Astronômico-1. Permaneceu em órbita por mais de dois anos e descobriu os primeiros sinais de um buraco negro. Outra das idéias de sua equipe - o Observatório Einstein - voou de 1978 a 1981. Este foi o primeiro telescópio de raios X que podia tirar fotos.
Giacconi, agora uma autoridade estabelecida em astronomia de raios-X, juntou-se ao Harvey Tananbaum do Smithsonian para propor um observatório mais poderoso. Apelidada de Instalação Avançada de Astrofísica de Raios-X, seu objetivo era obter "imagens e espectros de alta resolução de fontes de raios-X", de acordo com a Universidade de Harvard.
O telescópio foi proposto pela primeira vez em 1976. O trabalho prosseguiu na década de 1980 e o telescópio foi reconfigurado em 1992 (reduzindo espelhos e instrumentos) para economizar dinheiro e torná-lo adequado para o lançamento por transporte. Pouco antes do lançamento, o telescópio foi renomeado como "Chandra", em homenagem ao ganhador do Nobel e ao astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar.
Chandra lançou em 23 de julho de 1999, a partir do compartimento de carga do ônibus espacial Columbia, o maior satélite já lançado. Apenas oito horas depois que Columbia chegou ao espaço, Chandra deixou o abrigo do ônibus e disparou para longe. Os controladores fizeram vários ajustes na órbita de Chandra nos próximos dias.
Quando finalizado, Chandra estava em uma órbita elíptica ao redor da Terra, variando entre 9.940 milhas (16.000 quilômetros) e 82.650 milhas (133.000 quilômetros) da Terra. No auge, Chandra é cerca de um terço da distância da Terra à lua. Isso permite que você faça observações por até 52 horas antes de perder de vista seu alvo.
Quanto a Giacconi, o campeão de longa data de Chandra? Ele dividiu o Prêmio Nobel por seu trabalho pioneiro em astronomia de raios-X em 2002. Seu colega, Tananbaum, tornou-se diretor do Centro de Raios-X Chandra em 1991, posição que ainda ocupa hoje.
Alvos após a primeira luz
"First light", ou a primeira vez que Chandra abriu os olhos telescópicos para o espaço, ocorreu em meados de agosto de 1999. Uma de suas primeiras fotos foi de Cassiopeia A, os restos de uma estrela que explodiu em uma supernova testemunhada por Tycho Brahe em 1572
A imagem era bonita, mas mais importante, Chandra já estava investigando a história de Cassiopeia A. "Os cientistas podem ver evidências do que pode ser uma estrela de nêutrons ou um buraco negro perto do centro", escreveu a NASA em um comunicado de imprensa de agosto de 1999.
Mais tarde naquele ano, os astrônomos publicaram um artigo em Cartas astrofísicas do diário discutindo os elementos que Chandra encontrou no gás ao redor da estrela. As descobertas incluíram enxofre, silício e ferro que explodiram no interior da estrela.
As estrelas tendem a queimar seu hidrogênio e hélio no início de suas vidas; quando esses elementos se fundiram, as temperaturas na estrela atingiram muitos bilhões de graus Fahrenheit antes da explosão.
Outro dos primeiros alvos de Chandra foi a Nebulosa do Caranguejo, que mostrou - pela primeira vez - um anel circulando uma estrela pulsar no centro da nebulosa. Anteriormente, o Hubble espiava fragmentos de matéria ao redor do nêutron, mas o anel era algo inteiramente novo.
"Isso deve nos dizer muito sobre como a energia do pulsar entra na nebulosa", afirmou Jeff Hester, professor da Arizona State University, em comunicado à imprensa em setembro. "É como encontrar as linhas de transmissão entre a usina e a lâmpada".
Início do buraco negro
Em seu segundo ano de operações, Chandra estava alcançando seu ritmo. Apareceram atualizações regulares falando sobre as investigações do telescópio: raios-X que emanam estrelas embutidas na Nebulosa de Orion, uma galáxia que cresce devorando seus vizinhos e evidências de estrelas-bebê.
O telescópio também iniciou uma série de descobertas sobre buracos negros. Ele viu evidências de um buraco negro quasar tipo 2 emanando raios-X atrás de uma espessa folha de material que anteriormente escondia a existência do buraco negro.
Mais tarde, os cientistas anunciaram um possível novo tipo de buraco negro na galáxia M82. Após oito meses de observações, os cientistas disseram que o buraco negro pode representar um estágio evolutivo entre pequenos buracos negros formados por estrelas e os muito mais massivos que se escondem no centro das galáxias.
"O buraco negro na M82 comporta a massa de pelo menos 500 sóis em uma região do tamanho da lua", escreveu a NASA em setembro de 2000.
"Esse buraco negro exigiria condições extremas para a sua criação, como o colapso de uma 'superestrela' ou a fusão de dezenas de buracos negros".
Possível matéria escura e outras descobertas
Os astrônomos estão em uma busca contínua por matéria "escura", que se acredita ser material praticamente invisível que compõe a maior parte do universo. Até agora, só podemos detectá-lo através de sua gravidade.
Em 2006, uma equipe de astrônomos passou mais de 100 horas usando Chandra para assistir ao aglomerado de galáxias 1E0657-56, que contém gás de uma colisão de aglomerados de galáxias. As observações de Chandra foram combinadas com as de vários outros observatórios.
Os pesquisadores examinaram o efeito do aglomerado de galáxias nas lentes gravitacionais, uma maneira conhecida de a gravidade distorcer a luz das galáxias de fundo. Suas observações da gravidade mostraram que a matéria normal e a matéria escura se separaram durante a colisão da galáxia.
Enquanto a busca pela matéria escura continua, Chandra tem sido usada para encontrar outras matérias ausentes. Em 2010, os pesquisadores usaram o Chandra e o observatório XMM-Newton da Agência Espacial Europeia, investigando um reservatório de gás ao longo de uma parede de galáxias a cerca de 400 milhões de anos-luz da Terra.
Os cientistas encontraram evidências de bárions, que são elétrons, prótons e outras partículas que compõem a matéria encontrada em grande parte do nosso universo. Os pesquisadores suspeitaram que o gás contivesse uma quantidade significativa desse assunto.
Enquanto os cientistas continuam investigando a natureza da matéria, Chandra continua produzindo imagens impressionantes que também revelam a estrutura do universo. Essas fotos incluem uma pesquisa de nebulosas planetárias e um aglomerado de galáxias em rápido crescimento, além de uma "superbolha" encontrada na Grande Nuvem de Magalhães.
Em 2013, Chandra detectou uma explosão recorde do buraco negro supermassivo da Via Láctea, um objeto conhecido como Sagitário A * ou Sgr A *. Naquela época, os astrônomos estavam observando como o Sgr A * reagiria ao que era então suspeito de ser uma nuvem de gás, mas mais tarde determinado a ser uma nuvem em torno de um objeto compacto. Embora o G2 não tenha produzido os fogos de artifício que os cientistas esperavam, os cientistas detectaram uma megaflare 400 vezes mais brilhante que o estado de repouso normal do buraco negro, três vezes mais que o detentor do recorde anterior.
"Se um asteróide fosse despedaçado, ele passaria pelo buraco negro por algumas horas - como água circulando por um ralo aberto - antes de cair", disse Fred Baganoff, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge, Massachusetts, em comunicado. . "Foi exatamente quanto tempo vimos a última explosão de raios-X mais brilhante, e essa é uma pista intrigante para considerarmos".
Outra teoria sugere que as linhas do campo magnético dentro de G2 se emaranhavam à medida que fluíam em direção a Sgr A *. A reconfiguração ocasional das linhas de campo produz uma explosão de raios-X brilhante semelhante às explosões magnéticas vistas no sol.
Em 2017, Chandra foi um dos vários instrumentos que captaram um pulso de luz de alta energia da poderosa explosão causada por duas estrelas de nêutrons em fusão. Observações com o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser da National Science Foundation (LIGO) detectaram ondas gravitacionais ligadas à colisão, incentivando os cientistas a procurar por sinais das consequências da explosão.
"Esta é uma ciência extremamente empolgante", afirmou Paul Hertz, diretor da Divisão de Astrofísica da NASA, em comunicado. "Agora, pela primeira vez, vimos luz e ondas gravitacionais produzidas pelo mesmo evento. A detecção da luz de uma fonte de onda gravitacional revelou detalhes do evento que não pode ser determinado apenas a partir das ondas gravitacionais. O efeito multiplicador de estudar com muitos observatórios é incrível ".
Chandra está até ajudando a preparar os seres humanos para viagens a outros sistemas estelares. Em 2018, Chandra anunciou os resultados de um estudo de uma década sobre Alpha Centauri, o sistema estelar mais próximo do sol. O sistema de estrelas triplas fica a pouco mais de quatro anos-luz da Terra e é alvo de projetos como o Breakthrough Starshot, que tem como objetivo enviar um enxame de nanocraft para o sistema em busca de vida potencial. Depois de observar o sistema, os dados de Chandra revelaram que o bombardeio de raios X em torno de Alpha Centauri A é um pouco melhor que o sol, e apenas um pouco pior em torno de Alpha Centauri B.
"Esta é uma notícia muito boa para a Alpha Cen AB em termos da capacidade de vida possível em qualquer um de seus planetas para sobreviver aos ataques de radiação das estrelas", disse Tom Ayres, pesquisador da Universidade do Colorado Boulder, em comunicado. "Chandra nos mostra que a vida deve ter uma chance de lutar nos planetas ao redor de qualquer uma dessas estrelas."
A missão de Chandra, originalmente prevista para durar cinco anos e depois estendida para pelo menos 10, ainda continua forte após mais de 18 anos de operações. Em uma entrevista de 2010 à Space.com, Roger Brissenden, gerente e diretor de vôo de Chandra, disse que o instrumento tinha reservas suficientes de sistemas de energia e propulsão para durar até "pelo menos 2018".
"Há combustível suficiente por muitas dezenas de anos", disse Brissenden. "A missão de 20 anos estaria ao nosso alcance."
Recursos adicionais
- Os 10 principais fatos sobre Chandra
- Onde fica o Observatório de Raios-X Chandra?
- Chandra Blog
