19 de agosto de 1999, Centro de Observación de Rayos X Chandra del Smithsonian en Cambridge, Massachusetts: una gran sala llena de computadoras, equipos de monitoreo y científicos ansiosos. Estaban ansiosos porque después de muchos años de arduo trabajo, después de dos lanzamientos fregados y un aborto cercano, después de siete disparos de cohetes de refuerzo que sacudían la delicada maquinaria de una manera y otra, su telescopio de rayos X finalmente estaba en órbita y estaba a punto de abrirse para negocio.
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- Visión lejana
"Fue toda una escena", recordó Leon van Speybroeck, uno de los hombres que lo puso allí. “El lanzamiento fue en el transbordador espacial Columbia, con su mayor carga útil de la historia. Ahora, un mes después, estábamos listos. Entonces, enviamos los comandos de la computadora y esperamos. Sorprendentemente, a 80, 000 millas de distancia, nuestro dispositivo pirotécnico explotó: era como un petardo M-80. Abrió la puerta de las 120 libras en la nave espacial, tal como estaba planeado ”.
Los rayos X cósmicos brillaron en los delicados espejos del precioso telescopio por primera vez. Los científicos en la Tierra, monitoreando el evento, se quitaron los auriculares y se apresuraron a entrar en la sala de imágenes. Durante 45 largos minutos, todos esperaron para ver si obtendrían una imagen del telescopio o si todo el proyecto terminaría con "un cubo de vidrio roto", como lo expresó Van Speybroeck.
Luego, en la clásica tumba monótona de la era espacial, un científico anunció: "Estamos obteniendo fotones".
Primero solo un punto en la pantalla (los fotones son pequeñas unidades de luz), luego otro y otro. Poco a poco surgió una imagen de una galaxia distante.
Más de 23 años en desarrollo, principalmente en el Observatorio Astrofísico Smithsoniano en Cambridge, que es parte del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, y llamado así por el fallecido premio Nobel Subrahmanyan Chandrasekhar, las primeras imágenes del telescopio Chandra asombraron a los sofisticados observadores espaciales.
La primera imagen oficial de Chandra muestra las secuelas de una vasta explosión estelar en Cassiopeia A, un remanente de supernova a 10, 000 años luz de distancia, con tanta claridad que una estrella de neutrones o un agujero negro parece ser visible en su centro.
"Vemos la colisión de los escombros de la estrella explotada con el asunto a su alrededor", dijo el director del centro Harvey Tananbaum, describiendo la imagen. "Vemos ondas de choque en el espacio interestelar a millones de millas por hora, y por primera vez un punto brillante cerca del centro del remanente que podría ser una estrella colapsada".
Otra imagen temprana de rayos X que atestigua el poder y el potencial de Chandra llegó desde un quásar a seis mil millones de años luz de distancia. Apodado PKS 0637-752 por los científicos, irradia con el poder de diez billones de soles. Complementando el telescopio espacial Hubble, otro gran observatorio espacial que ahora orbita la Tierra, Chandra debería permitir a los científicos analizar algunos de los grandes misterios del universo. Desde hace más de un año, el telescopio de rayos X ha transmitido una serie de imágenes que han emocionado y desafiado a la comunidad científica.
Por ejemplo, la observación de Chandra de Sagitario A *, una fuente de ondas de radio en el núcleo de la Vía Láctea que los científicos suponen está alimentada por un agujero negro 2.6 millones de veces la masa de nuestro sol, creó un gran revuelo el invierno pasado. Con la notable detección de una fuente de rayos X de Sag A *, los astrónomos están más cerca que nunca de aclarar el misterio del agujero negro supermasivo.
Las imágenes de alta resolución de Chandra seguramente nos darán nuevas ideas sobre los agujeros negros, que son entidades espaciales tan densas que nada que se acerque puede escapar de su gravedad, ni siquiera la luz. La capacidad de Chandra para examinar partículas hasta el último milisegundo antes de que sean absorbidas por la vista permitirá a los astrónomos estudiar la teoría de la gravedad en las condiciones más extremas.
El Centro de Rayos X Chandra del Smithsonian opera el observatorio espacial bajo contrato con el Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Alabama. En mi visita al centro Smithsonian en Cambridge, necesitaba mucha ayuda. (Obtuve una D en física en la escuela preparatoria.) Wallace Tucker, astrofísico y portavoz de Chandra, pudo hablarme tanto como cualquiera pudo.
Los rayos X se encuentran en el extremo corto del espectro de ondas de luz. Los telescopios ópticos pueden tratar con estrellas que irradian decenas de miles de grados de calor, pero los telescopios de rayos X ( Smithsonian, julio de 1998) pueden observar objetos gaseosos de hasta varios cientos de millones de grados.
Una ola con una energía tan fantástica es extremadamente difícil de enfocar o dirigir. Si coloca un telescopio convencional frente a él, la onda simplemente se absorbe.
Pero, interrumpí, ¿qué pasa con mis radiografías en el hospital? Ah, respondió Tucker, esas fotos son solo sombras. Los huesos son más densos que la carne y crean una sombra más profunda a medida que los rayos X atraviesan todo el cuerpo.
“Además”, agregó, “estamos hablando de distancias mucho más largas e imágenes más finas. Como mirar un centavo a cuatro millas de distancia.
La solución para dirigir las olas fue diseñar un espejo que reflejara los rayos en un ángulo extremadamente superficial para que rebotaran, como saltar piedras sobre el agua, en lugar de ser absorbidos. Luego podrían dirigirse a un detector electrónico, almacenarse y luego transmitirse al centro de Chandra.
Mientras que los espejos del telescopio óptico son platos que enfocan los tenues rayos del espacio, los espejos de Chandra tienen forma de barril. Cuatro pares de ellos están anidados como muñecas rusas para proporcionar un área más grande para que golpeen los rayos X.
No era una idea nueva. Hans Wolter realizó el trabajo de diseño básico, una invención geométrica sobre papel, en Alemania en 1952. En la década de 1970, Riccardo Giacconi adaptó con éxito el principio a la astronomía de rayos X. Giacconi se trasladó a otras conquistas en la década de 1980, especialmente para trabajar directamente en el telescopio espacial Hubble, pero su equipo continuó aquí. Por supuesto, una gran cantidad de personas brillantes crearon Chandra, pero no creo que sea demasiado decir que la persona responsable de los espejos únicos, el gran experto mundial en su diseño, es Leon van Speybroeck, oficialmente el científico del telescopio Chandra., un graduado del MIT de Wichita, Kansas, que ha estado con el Smithsonian desde principios de la década de 1970.
"Giacconi tuvo la idea en la década de 1960", señaló Tucker, "pero la NASA se mostró escéptica". Los espejos Chandra son un punto culminante de la carrera de Leon ”. Estamos hablando de un espejo tan liso que si fuera el estado de Colorado, Pikes Peak tendría menos de una pulgada de alto. Estamos hablando de suavidad dentro de unos pocos átomos, suavidad que es prácticamente matemática en su perfección. Los espejos son de dos a cuatro pies de diámetro, casi tres pies de largo y pesan más de una tonelada.
"Tuvieron que hacer estructuras especiales solo para construir estos espejos", me dijo Tucker. “Buscaron en el mundo polvos para moler. Finalmente, un hombre en Tennessee desarrolló un compuesto de óxido de cerio que se mezcló con un extracto de savia de árbol de Suiza ”.
Y delicado: toque la superficie y la grasa de la punta de los dedos podría arruinarlo. Imagine no solo construir estos espejos, sino también arreglarlos exactamente en línea, y con tanta firmeza que el impacto de ser arrojado al espacio no los dejaría sin aliento.
Estudié una fotografía en color de Cassiopeia A, y fue difícil relacionar la imagen con los primeros puntos que aparecieron en el plato. Construir el retrato es un proceso laborioso, el último arte puntillista.
"Detectamos los fotones de uno en uno y hacemos un seguimiento de cuándo se encontraron, dónde y cuánta energía había en ellos", me dijo Tucker.
¿Y qué hay de la cámara que graba estas increíbles vistas? Hay dos de ellos, uno de alta resolución, diseñado por científicos del Smithsonian, con 69 millones de tubos de vidrio en una cuadrícula para determinar la posición exacta y el tiempo de llegada de cada rayo X, y un espectrómetro de imágenes, una cámara especial tipo digital cuyos diez Los chips sensibles a los rayos X contienen un millón de píxeles cada uno para registrar la posición y la energía de los rayos. Dos dispositivos de detección especiales dispersan los rayos en un arco iris de alta energía, como un espectroscopio con miles de colores distintos, para permitir el estudio de la química de su fuente celestial.
"Las estaciones de la Red del Espacio Profundo de la NASA en Australia, España y California nos envían los datos", continuó Tucker. “Y enviamos información que dice dónde queremos que mire Chandra a continuación, cada 72 horas más o menos. Los objetivos se seleccionan mediante un proceso de revisión por pares ”.
El observatorio volador viaja casi un tercio del camino a la luna en una órbita elíptica que oscila entre 6, 000 y 86, 400 millas, ya que orbita la Tierra cada 64 horas. En promedio, su órbita es 200 veces más alta que la del telescopio Hubble.
Ha habido otros telescopios de rayos X, pero Chandra puede ver objetos que son 20 veces más débiles que cualquier cosa que puedan detectar.
El poder de resolución de Chandra es de 0.5 segundos de arco, lo que significa que podría leer las letras de una señal de alto desde 12 millas de distancia. O un titular de periódico de un centímetro de alto a una distancia de media milla. Por otro lado, puede observar rayos X en nubes de gas tan amplias que se tarda cinco millones de años en atravesarlas. Y puede estudiar los cuásares cuya luz ha tardado diez mil millones de años en llegar a nosotros, de modo que estamos viendo tantos años en el pasado. Me encantan las estadísticas
Como lo expresó Edward Weiler, uno de los principales administradores de la NASA: “La historia nos enseña que cada vez que desarrolles un telescopio diez veces mejor que antes, revolucionarás la astronomía. Chandra está lista para hacer precisamente eso.
