CapÃtulo 1 : Observatório de Raios-X Chandra

O Chandra X-ray Observatory (CXO), que anteriormente era conhecido como Advanced X-ray Astrophysics Facility (AXAF), é um observatório espacial da classe Flagship que foi lançado pela NASA em 23 de julho de 1999, a bordo do ônibus espacial Columbia durante a fase do Sistema de Transporte Espacial (STS-93) da missão. A extraordinária resolução angular dos espelhos de Chandra torna possível para o telescópio detetar fontes de raios-X que são cem vezes menos brilhantes do que qualquer outro telescópio de raios-X que veio antes dele. Como a maioria dos raios X é absorvida pela atmosfera da Terra, é impossível detetá-los usando telescópios baseados na Terra. Como resultado, telescópios espaciais são necessários para realizar essas observações. Chandra é um satélite que orbita a Terra a uma distância de 64 horas, e sua missão ainda está ativa a partir do ano de 2024.

O Telescópio Espacial Hubble, o Observatório de Raios Gama Compton (1991-2000) e o Telescópio Espacial Spitzer (2003-2020) são considerados entre os Grandes Observatórios. Chandra é mais um desses observatórios. O astrónomo indiano-americano Subrahmanyan Chandrasekhar, galardoado com o Prémio Nobel da Física, é homenageado com o nome do telescópio. Apesar do fato de que Chandra tem uma resolução angular muito maior e XMM-Newton tem uma taxa de transferência espectroscópica maior, os dois telescópios têm focos de design diferentes. A missão da Chandra é comparável à do satélite XMM-Newton da Agência Espacial Europeia, que foi inicialmente lançado em 1999.

Apesar do fato de que Chandra ainda tem mais de uma década de vida operacional restante, ele está sendo ameaçado de um cancelamento antecipado como resultado de uma redução no financiamento para a NASA que será implementado pelo Congresso dos Estados Unidos em 2024. Para a astronomia de raios-X nos Estados Unidos, o cancelamento foi descrito como uma ocorrência potencial que pode ser considerada "nível de extinção". Um grupo de astrônomos fez um esforço para organizar um projeto de divulgação pública com o objetivo de obter um número suficiente de cidadãos americanos para convencer o Congresso dos Estados Unidos a conceder financiamento suficiente para evitar que o observatório seja fechado prematuramente.

Uma proposta para o Observatório de Raios-X Chandra, que era referido como AXAF na época, foi apresentada à NASA por Riccardo Giacconi e Harvey Tananbaum no ano de 1976. O ano seguinte viu o início dos trabalhos preliminares no Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) e no Marshall Space Flight Center (MSFC). O telescópio está atualmente sendo operado para a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) no Chandra X-ray Center, que faz parte do Centro de Astrofísica | Harvard e Smithsonian. O primeiro telescópio de raios-X de imagem, conhecido como Einstein (HEAO-2), foi colocado em órbita pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço em 1978. Ao longo das décadas de 1980 e 1990, o trabalho para o projeto AXAF continuou a ser realizado. No ano de 1992, a nave espacial passou por uma reformulação, a fim de cortar despesas. Além da eliminação de dois dos seis instrumentos científicos, foram também retirados quatro dos doze espelhos previstos. A órbita originalmente planeada para o AXAF foi alterada para se tornar elíptica, e atingirá um terço da distância à Lua no seu ponto mais distante. Apesar do fato de que isso tornou o ônibus espacial incapaz de fazer quaisquer melhorias ou reparos, ele garantiu que o observatório permaneceria acima dos cinturões de radiação da Terra durante a maior parte de sua órbita. A TRW, que agora é conhecida como Northrop Grumman Aerospace Systems, foi responsável pela montagem e testes do AXAF em Redondo Beach, Califórnia.

Um concurso que foi patrocinado pela NASA em 1998, no qual mais de 6.000 respostas foram recebidas de todo o mundo, resultou na mudança de nome do AXAF para Chandra. Os nomes foram sugeridos pelos vencedores do concurso, Jatila van der Veen e Tyrel Johnson, que eram estudantes do ensino médio na época. Fizeram-no em homenagem a Subrahmanyan Chandrasekhar, um astrofísico indiano-americano galardoado com o Prémio Nobel. Seu trabalho no estabelecimento da massa máxima de estrelas anãs brancas levou a uma melhor compreensão de fenômenos astronômicos de alta energia, como estrelas de nêutrons e buracos negros. Ele é bem conhecido por suas contribuições para este campo. Parece apropriado que o nome Chandra venha da palavra sânscrita para "lua".

O lançamento da espaçonave foi inicialmente planejado para ocorrer em dezembro de 1998; no entanto, foi adiado por vários meses e foi finalmente lançado em 23 de julho de 1999, às 04:31 UTC pelo ônibus espacial Columbia durante a STS-93. Às 11:47 UTC, Cady Coleman chegou de Columbia e enviou Chandra para os Estados Unidos. Às 12:48 UTC, o motor do primeiro estágio do Estágio Superior Inercial acendeu. Após um período de 125 segundos de queima e separação, o motor do segundo estágio ligou às 12:51 UTC e queimou por 117 segundos. Foi a maior carga útil já lançada pelo vaivém, pesando 22.753 kg (50.162 libras). Isso foi devido ao fato de que o ônibus espacial exigiu um sistema de foguete impulsionador de estágio superior inercial de dois estágios para levar a espaçonave em direção à sua órbita alta.

O Chandra tem vindo a devolver dados desde que foi introduzido, há um mês. Com a cooperação do Massachusetts Institute of Technology e Northrop Grumman Space Technology, é gerido pela Space Agency Overseas (SAO) no Chandra X-ray Center em Cambridge, Massachusetts. Danos de partículas foram sofridos pelos CCDs ACIS durante as primeiras passagens do cinturão de radiação. Neste momento, o instrumento é retirado do plano focal do telescópio durante as passagens, a fim de evitar que ocorram mais danos.

Estimava-se anteriormente que a sonda Chandra tivesse uma vida útil de cinco anos; no entanto, em 4 de setembro de 2001, a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) revisou sua vida útil para dez anos "com base nos resultados notáveis do observatório". Chandra tem o potencial de viver por um período de tempo significativamente mais longo. De acordo com os resultados de uma pesquisa realizada em 2004 no Centro de Raios-X Chandra, o observatório tem potencial para durar pelo menos 15 anos. De acordo com o Chandra X-ray Center, ele está operacional a partir do ano de 2024 e tem um próximo cronograma de observações que será anunciado.

Depois de ser sugerido como o próximo grande observatório de raios-X em julho de 2008, o Observatório Internacional de Raios-X, que era um projeto colaborativo entre a Agência Espacial Europeia (ESA), a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) e a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), foi finalmente descartado. Nos últimos anos, a Agência Espacial Europeia (ESA) ressuscitou uma versão reduzida do projeto e renomeou-o para Advanced Telescope for High Energy Astrophysics (ATHENA), com a data de lançamento marcada para 2028.

Um mau funcionamento do giroscópio fez com que o Chandra entrasse em operações de modo de segurança em 10 de outubro de 2018, como resultado do problema. Todos os instrumentos científicos foram considerados seguros, de acordo com a NASA. Em questão de dias, o erro de três segundos nos dados de um giroscópio foi compreendido, e os preparativos foram iniciados para reviver o Chandra à sua plena capacidade de operação. O giroscópio que foi afetado pelo problema foi colocado em reserva, e está em condições normais de funcionamento de outra forma.

Esta decisão foi tomada pelo Congresso em março de 2024, e foi para limitar o financiamento para a NASA e suas missões.

Isso pode resultar na conclusão da missão mais cedo do que o esperado.

Os senadores fizeram um pedido à NASA em junho de 2024, instando-os a repensar as mudanças que foram feitas no Chandra, o que foi concedido.

O estudo da astronomia de raios-X fez progressos significativos como resultado dos dados que Chandra recolheu. A seguir estão alguns exemplos de descobertas que Chandra fez que são apoiadas por suas observações:

Os telescópios de raios-X, em contraste com os telescópios óticos, que têm superfícies parabólicas aluminizadas simples (espelhos), normalmente fazem uso de um telescópio Wolter, que é composto por superfícies paraboloides cilíndricas aninhadas e hiperboloides que são revestidas com irídio ou ouro. Os fótons de raios-X seriam absorvidos por superfícies espelhadas regulares; portanto, espelhos com um baixo ângulo de pastagem são necessários para realizar a tarefa de refleti-los. Chandra faz uso de quatro pares de espelhos aninhados, juntamente com sua estrutura de suporte, que é conhecida como High Resolution Mirror Assembly (HRMA). O substrato do espelho é feito de vidro com 2 centímetros de espessura e a superfície refletora é revestida com irídio com 33 nanómetros de espessura. Os diâmetros dos espelhos são de 65 centímetros, 87 centímetros, 99 quilômetros e 123 centímetros. O substrato espesso e o polimento muito meticuloso tornaram possível criar uma superfície ótica extremamente precisa. Esta superfície é a responsável pela resolução incomparável de Chandra, que é entre 80 e 95 por cento da radiação de raios-X recebida sendo focada em um círculo que tem um segundo de arco de diâmetro. A espessura do substrato, por outro lado, restringe a proporção da abertura que é preenchida, o que resulta em uma área de coleta menor em comparação com XMM-Newton.

Chandra é capaz de manter a observação contínua por até...