Chandra (Teleskop)

Chandra (Abkürzung: CXO, vollständiger Name Chandra X-ray Observatory) ist ein Satellit mit einem Röntgenteleskop. Er wurde am 23. Juli 1999 von der NASA mit dem Space Shuttle Columbia in eine Erdumlaufbahn gebracht (Mission STS-93) und ist nach dem Astronomen Subrahmanyan Chandrasekhar benannt. Er ist 13,8 m lang und wiegt 4,8 Tonnen.

Chandra
Chandra
Typ: Röntgenteleskop
Land: Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Betreiber: National Aeronautics and Space Administration NASA
COSPAR-ID: 1999-040B
Missionsdaten
Masse: 4800 kg
Start: 23. Juli 1999, 04:31 UTC
Startplatz: Kennedy Space Center, LC-39B
Trägerrakete: Space Shuttle Columbia
Status: im Orbit
Bahndaten[1]
Umlaufzeit: 2d, 15h, 29min
Bahnneigung: 45,1°
Apogäumshöhe:  128.769 km
Perigäumshöhe:  20.046 km

Planung und Inbetriebnahme
Funktionsweise des vierfach verschachtelten Wolter-Teleskops (Illustration: NASA)

Das Röntgenobservatorium wurde in der Entwicklungs- und Bauphase AXAF (Advanced X-ray Astrophysics Facility) genannt, aber noch vor dem Start in Chandra umbenannt. Zusammen mit der Raketenoberstufe Inertial Upper Stage ist Chandra der größte Satellit, der mit einem Space Shuttle in eine Umlaufbahn befördert wurde.[2] Seine Primärmission war auf eine Dauer von fünf Jahren angesetzt, wurde aber schon mehrfach verlängert[3].

Mithilfe seiner Manövriertriebwerke wurde der Satellit im Weltraum auf eine stark exzentrische Ellipsenbahn ( 80792 km, 0,802) gebracht, die weitgehend über dem Strahlungsgürtel der Erde liegt, so dass Bremsstrahlung von Teilchen des Sonnenwindes und der kosmischen Strahlung die Messung nicht beeinflussen können. Ein Umlauf des Weltraumteleskops auf seiner Bahn dauert 64 Stunden 18 Minuten, wovon rund 55 Stunden für die Beobachtung genutzt werden können.[4]

Instrumente

Der Röntgensatellit Chandra ist nach dem Hubble Space Telescope im optischen Bereich und dem Compton Gamma Ray Observatory im Gamma-Bereich das dritte der vier Weltraum-Observatorien, die von der NASA im Rahmen des Great Observatory Programs geplant wurden. Im Infrarot-Bereich wurde dieses Programm durch das Spitzer-Weltraumteleskop komplettiert. Die wissenschaftliche Betreuung und Steuerung des Satelliten obliegt dem Smithsonian Astrophysical Observatory.

Chandra ist ausgerüstet mit

  • einem vierfach verschachtelten Wolter-Teleskop vom Typ I
  • zwei Transmissionsgitter-Spektrometern, LETGS (Low Energy Transmission Gratings Spectrometer) für den Energiebereich 0,09–3 keV und
  • HETGS (High Energy Transmission Grating Spectrometer) für den Energiebereich 0,4–10 keV,
  • und mit einem abbildenden Spektrometer (ACIS, Advanced CCD Imaging Spectrometer); dieses besteht aus 10 CCD-Chips und ist für Strahlungsenergien von 0,2 bis 10 keV empfindlich.

Die Bilder von Chandra haben mit einer maximalen Auflösung von 0,5 Bogensekunden eine deutlich bessere Schärfe als Bilder früherer Missionen. Der sehr erfolgreiche deutsche Röntgensatellit ROSAT hatte im Vergleich dazu eine Auflösung von etwa 4 Bogensekunden.

Supernova SN 2006gy (rechts) und der Kern von NGC 1260.

Entdeckungen

Einige beispielhafte Entdeckungen:

  • Röntgenemissionslinien wurden zum ersten Mal mit einem Gammastrahlenausbruch, Beethoven Burst GRB 991216, in Verbindung gebracht. (Piro, et al., 2000)
  • Beobachtungen des Bullet-Clusters schränkten den Querschnitt der Selbstwechselwirkung dunkler Materie ein.[5]
  • Die Hubble-Konstante wurde unter Verwendung des Sunyaev-Zeldovich-Effekts mit 76,9 km/s/Mpc gemessen.[6]
  • 2006 fand Chandra starke Beweise dafür, dass dunkle Materie existiert, indem sie die Kollision von Superclustern beobachtete.[7]
  • Röntgenstrahlen emittierende Schleifen, Ringe und Filamente, die um ein supermassereiches Schwarzes Loch in Messier 87 herum entdeckt wurden, implizieren das Vorhandensein von Druckwellen, Schockwellen und Schallwellen. Die Entwicklung von Messier 87 könnte dramatisch beeinflusst worden sein.[8]
  • Im Jahr 2006 wurde mit Chandra SN 2006gy entdeckt, die bis dahin energiereichste beobachtete Supernova-Explosion (siehe Bild).
  • Jupiters Röntgenstrahlen kommen von den Polen, nicht vom Polarring.[9]
  • Drei amerikanische Schüler entdeckten mithilfe von Chandra-Daten einen Neutronenstern im Supernova-Überrest IC 443.[10]
  • Um die Milchstraße herum wurde ein großer Halo aus heißem Gas gefunden.[11]
  • Extrem dichte und leuchtende Zwerggalaxie M60-UCD1 beobachtet.[12]
  • Am 5. Januar 2015 berichtete die NASA, dass CXO eine 400-mal hellere Röntgeneruption als üblich, einen Rekordbrecher, von Sagittarius A*, einem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße, beobachtete. Das ungewöhnliche Ereignis könnte laut Astronomen durch das Auseinanderbrechen eines Asteroiden verursacht worden sein, der in das Schwarze Loch gefallen ist, oder durch die Verwicklung von Magnetfeldlinien in Gas, das in Sagittarius A* strömt.[13]
  • Im September 2016 wurde bekannt gegeben, dass Chandra Röntgenemissionen von Pluto entdeckt hatte, die erste Entdeckung von Röntgenstrahlen von einem Objekt im Kuipergürtel. Chandra hatte die Beobachtungen in den Jahren 2014 und 2015 gemacht und die Raumsonde New Horizons bei ihrer Begegnung im Juli 2015 unterstützt.[14]
  • Im März 2021 wurde mit Chandra PJ352–15 entdeckt, ein Quasar mit einem Röntgenjet, der mit einer Entfernung von 12,7 Milliarden Lichtjahren von der Erde zum Zeitpunkt seiner Entdeckung einen Entfernungsrekord aufstellte.[15]
  • Im April 2021 gab die NASA die Ergebnisse des legendären Observatoriums in einem Tweet mit der Aufschrift „Uranus gibt Röntgenstrahlen ab, Astronomen finden“ bekannt. Die Entdeckung hätte „faszinierende Auswirkungen auf das Verständnis von Uranus“, wenn bestätigt würde, dass die Röntgenstrahlen vom Planeten stammen und nicht von der Sonne emittiert werden.[16]

Literatur
  • Wallace H. Tucker, et al.: Revealing the Universe - The Making of the Chandra X-ray Observatory. Harvard Univ. Press, Cambridge 2001, ISBN 0-674-00497-3.
Commons: Chandra (Teleskop) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Quellen
  1. Chandra in der Encyclopedia Astronautica, abgerufen am 24. Juni 2011 (englisch).
  2. Chandra X-ray Observatory Quick Facts. NASA, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 19. Juli 2015; abgerufen am 28. Mai 2014 (englisch): „The Chandra X-ray Observatory, with its Inertial Upper Stage and support equipment, is the largest and heaviest payload ever launched by the Space Shuttle.“
  3. Chandra :: Chronicles :: Chandra's Mission Extended to 2009 :: September 28, 2001. In: chandra.harvard.edu. Abgerufen am 3. Oktober 2015.
  4. NASA: Chandra Fact Sheet (Memento vom 19. Juli 2015 im Internet Archive)
  5. Greg Madejski: Recent and Future Observations in the X‐ray and Gamma‐ray Bands: Chandra, Suzaku, GLAST, and NuSTAR. In: AIP Conference Proceedings. Band 801, Nr. 1, 22. November 2005, ISSN 0094-243X, S. 21–30, doi:10.1063/1.2141828 (scitation.org [abgerufen am 27. Februar 2022]).
  6. Massimiliano Bonamente, Marshall K. Joy, Samuel J. LaRoque, John E. Carlstrom, Erik D. Reese: Determination of the Cosmic Distance Scale from Sunyaev‐Zel’dovich Effect andChandraX‐Ray Measurements of High‐Redshift Galaxy Clusters. In: The Astrophysical Journal. Band 647, Nr. 1, 10. August 2006, ISSN 0004-637X, S. 25–54, doi:10.1086/505291 (iop.org [abgerufen am 27. Februar 2022]).
  7. Douglas Clowe, Maruša Bradač, Anthony H. Gonzalez, Maxim Markevitch, Scott W. Randall: A Direct Empirical Proof of the Existence of Dark Matter. In: The Astrophysical Journal. Band 648, Nr. 2, 30. August 2006, ISSN 0004-637X, S. L109–L113, doi:10.1086/508162 (iop.org [abgerufen am 27. Februar 2022]).
  8. Chandra Press Room :: Chandra Reviews Black Hole Musical: Epic But Off-Key :: October, 2006. Abgerufen am 27. Februar 2022.
  9. Puzzling X-rays from Jupiter | Science Mission Directorate. Abgerufen am 27. Februar 2022.
  10. NASA: Students Using NASA And NSF Data Make Stellar Discovery; Win Science Team Competition. In: NASA Press Release 00-195. 11. Dezember 2000, abgerufen am 9. April 2023 (englisch).
  11. Brooke Boen: NASA's Chandra Shows Milky Way is Surrounded by Halo of Hot Gas. 6. Juni 2013, abgerufen am 27. Februar 2022 (englisch).
  12. Brooke Boen: M60-UCD1: An Ultra-Compact Dwarf Galaxy. 20. Mai 2015, abgerufen am 27. Februar 2022.
  13. Karen Northon: Chandra Detects Record-Breaking Outburst from Milky Way’s Black Hole. 19. März 2015, abgerufen am 27. Februar 2022.
  14. NASA: X-Ray Detection Sheds New Light on Pluto. 7. August 2017, abgerufen am 6. Mai 2023 (englisch).
  15. This jet from a monster black hole is so huge it dwarfs our Milky Way galaxy. space.com, 19. März 2021, abgerufen am 29. März 2021.
  16. Signs of first planet found outside our galaxy. In: BBC News. 25. Oktober 2021 (bbc.com [abgerufen am 27. Februar 2022]).
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