Δύο δεκαετίες εξερεύνησης του διαστήματος με ακτίνες Χ

Δείτε 7 συναρπαστικές ανακαλύψεις 

Με αφορμή την 20η επέτειο για τα διαστημικά τηλεσκόπια ακτίνων Χ Chandra και XMM-Newton, θα δούμε μια ανασκόπηση σε επτά από τις πιο απίστευτες ανακαλύψεις τους.

Το έτος αυτό σηματοδοτεί την 20η επέτειο δύο αποστολών οι οποίες είναι ορόσημα στο χώρο της διαστημικής εξερεύνησης: το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra, ένα από τα μεγάλα παρατηρητήρια της NASA, το οποίο εκτοξεύτηκε στις 23 Ιουλίου του 1999, και την αποστολή ακτίνων Χ πολλαπλών κατόπτρων ( X-ray Multi-Mirror mission ή XMM-Newton) μερικούς μήνες αργότερα στις 10 Δεκεμβρίου. Μαζί, αυτοί τα δύο αυτά τροχιακά διαστημικά τηλεσκόπια έφεραν επανάσταση στην αστρονομία των ακτίνων Χ, φέρνοντάς την στο ίδιο επίπεδο με την αστρονομία σε άλλα μήκη κύματος. 

Η ανατομία μιας έκρηξης υπερκαινοφανούς

Διαφορετικά στοιχεία εκπέμπουν ακτίνες Χ σε διάφορες ενέργειες, επιτρέποντας στους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν τη σύνθεση του νεαρού υπολείμματος από τον υπερκαινοφανή Cassiopeia A.

Εικόνα: NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D.Stage et al.

Προς έκπληξη των αστρονόμων, η εικόνα από το ΔΤ Chandra του αντικειμένου Cassiopeia A, η "άνθιση" του αέριου το οποίο απέμεινε μετά από την κατάρρευση ενός τεράστιου αστέρα ο οποίος κατέληξε σε υπερκαινοφανή (supernova) πριν από περίπου 340 χρόνια, αποκάλυψε ένα άστρο το οποίο απορρίπτει τα υλικά του προς το διάστημα. Ενώ τα τεράστια αστέρια συντήκουν τα βαρύτερα στοιχεία στους πυρήνες τους και τα ελαφρύτερα στοιχεία στα γύρω τους στρώματα (φανταστείτε όπως οι φλούδες ενός κρεμμυδιού), η έκρηξη του Cas A είχε εκτοξεύσει συστάδες από Σίδηρο στις πιο απομεμακρυσμένες του περιοχές. Το εύρημα αυτό δείχνει ότι τα περιεχόμενα του αστεριού αναμειγνύονται λίγο πριν ή μετά την κατάρρευση του πυρήνα (ή και των δύο).

Αστρικά μαιευτήρια

Σε αυτή την εικόνα από το πρόγραμμα Chandra Orion Ultradeep Project, τα φωτόνια με ενέργεια από 200 έως 1.000 Ηλεκτρονιοβόλτ (eV) εμφανίζονται με κόκκινο χρώμα, 1.000 έως 2.000 eV με πράσινο χρώμα και 2.0000 με 8.000 eV με μπλε χρώμα. Οι περισσότερες πηγές αυτής της εικόνας προέρχονται από νέους αστέρες στο σμήνος του Ορίωνα, των οποίων η μαγνητική δραστηριότητα προκαλεί εκπομπή ακτίνων Χ. Η φωτεινή γραμμή είναι ένα πρόσθετο καλλιτεχνικό γραφικό.

Εικόνα:NASA / CXC / Penn State / E.Feigelson & K.Getman et al.

Το ΔΤ XMM-Newton παρατηρούσε αστέρια χαμηλής μάζας τα οποία σχηματίστηκαν στο μοριακό νέφος του Ταύρου, ενώ το ΔΤ  Chandra εξέτασε ογκώδη αστέρια τα οποία συναντώνται στο Νεφέλωμα του Ωρίωνα. Οι περισσότερες από τις ακτίνες Χ σε αυτές τις εικόνες, συμπεριλαμβανομένου και του προγράμματος Chandra Ultradeep Orion το οποίο απεικονίζεται παραπάνω, προέρχονται από νεαρά αστέρια. Σε μερικές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις αστρικών ανέμων από τεράστια και ογκώδη νεαρά αστέρια παράγουν αυτές τις ακτίνες Χ. Οι έρευνες έχουν δώσει στους αστρονόμους πληθώρα στοιχείων σχετικά με τα μαγνητικά πεδία των νεογέννητων αυτών αστέρων.

Η Φυσική των μελανών οπών

Με τα Διαστημικά Τηλεσκόπια Chandra και XMM-Newton, οι αστρονόμοι μπορούσαν για πρώτη φορά να εκτιμήσουν την περιστροφή μιας μαύρης τρύπας. Μέσω της μέτρησης της έντονης βαρύτητας της μαύρης τρύπας, οι αστρονόμοι μπορούν να δουν πόσο κοντά πλησιάζει το αέριο  στον ορίζοντα γεγονότων - όσο πιο κοντά έρχεται στον ΟΓ, τόσο πιο γρήγορα η μαύρη τρύπα περιστρέφεται. Οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει αυτήν και άλλες μεθόδους με βάση τις ακτίνες Χ για να μετρήσουν τις περιστροφές δεκάδων μελανών οπών.

Οι παρατηρήσεις των ΔΤ Chandra και XMM-Newton των ατόμων σιδήρου στα υπέρθερμα αέρια τα οποία βρίσκονται σε τροχιά γύρα από αστρικής μάζας μαύρη τρύπα με αστρική μάζα επέτρεψαν στους αστρονόμους να μετρήσουν τις περιστροφές των μελανών οπών, όπως περιγράφεται λεπτομερέστερα εδώ.

Εικονογράφηση: NASA / CXC / M.Weiss; Spectra: NASA / CXC / SAO / J.Miller et al.

Η παρακολούθηση από τα ΔΤ  Chandra και XMM-Newton έχει επίσης ρίξει φως στο θηριώδες κτήνος στο κέντρο του Γαλαξία το οποίο είναι γνωστό ως Τοξότης Α* (Sgr A *). Ενώ το αντικείμενο Sgr A * δεν φαίνεται να "καταβροχθίζει" το αέριο με τον τρόπο που κάνουν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες οι οποίες τροφοδοτούν τα μακρινά Κβάζαρ, κάνει κάτι το οποίο δημιουργεί σχεδόν καθημερινά εκλάμψεις ακτίνων Χ. Μερικές φορές συνοδεύονται από σπίθες υπέρυθρων ακτίνων, αλλά άλλες φορές οι ακτίνες Χ ξεπροβάλλουν από μόνες τους. Οι εκλάμψεις αυτές μπορεί να προέρχονται από καταστροφές μαγνητικών πεδίων, την περιστασιακή "κατάποση" ενός αστεροειδούς ή από κάτι άλλο - η "κριτική επιτροπή" του φαινομένου εξακολουθεί να συσκέπτεται ακόμα εκεί έξω.

Πίδακες αλλαγής 

Ο συνδυασμός των ακτίνων Χ και των ραδιο-παρατηρήσεων σε σμήνη γαλαξιών επιλύει ένα μακροπρόθεσμο μυστήριο: Το θερμό αέριο μεταξύ των γαλαξιών τα οποία βρίσκονται σε συστάδες θα έπρεπε να κρυώνει με την πάροδο του χρόνου, πέφτοντας σαν βροχή στους κεντρικούς γαλαξίες των συστάδων αυτών σχηματίζοντας με αυτό τον τρόπο πολλά αστέρια. Αλλά σε πολλά γαλαξιακά σμήνη οι αστρονόμοι δεν έχουν ανακαλύψει τα αναμενόμενα νεογέννητα άστρα. Δημιουργούνται πίδακες οι οποίοι εκπέμπουν ραδιοσήματα από τις κεντρικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες των γαλαξιών, εμφυσώντας αέριο το οποίο εκπέμπει ακτίνες Χ, στέλνοντας κύματα πίεσης τα οποία αντλούν θερμότητα πίσω στο περιβάλλοντα χώρο, γεγονός που εμποδίζει την ψύξη του. Οι αστρονόμοι συνειδητοποίησαν σύντομα ότι αυτή η έννοια της "ανάδρασης της μαύρης τρύπας" μπορεί να επηρεάσει τα πάντα, από την εξέλιξη των γαλαξιών έως την κοσμολογία.

Η εικόνα αυτή συνδυάζει δεδομένα από τα ΔΤ Chandra και XMM-Newton, για να δείξει το θερμό αέριο το οποίο εκπέμπει ακτίνες Χ στο σύμπλεγμα γαλαξιών του Περσέα. Πίδακες οι οποίοι προέρχονται από τον γαλαξία που βρίσκεται στο κέντρο αυτού του αερίου οι οποίοι με τα ισχυρά τους εμφυσήματα δημιουργούν τεράστιες τρύπες στο καυτό αέριο το οποίο υπάρχει γύρω από τον γαλαξία.

Εικόνα: NASA / CXC / SAO / E. Bulbul & others / XMM / ESA

Εξωγαλαξιακό υπόβαθρο ακτίνων Χ

Το πρόγραμμα Chandra Deep Field South είναι μία από τις εικόνες βαθέος διαστήματος τις οποίες έλαβαν τα ΔΤ  Chandra και XMM-Newton, και οι οποίες βοήθησαν στη διευκρίνιση της φύσης του υποβάθρου ακτίνων Χ.

Εικόνα: Luo, B. et al, 2016, Astrophysical Journal Supplements; Vito, F. et al, 2016, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Από την εκτόξευση του πύραυλου Aerobee το 1962, οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι ο ουρανός ακτίνων Χ δεν ήταν σκοτεινός, αντίθετα, σφύζει από φωτόνια υψηλής ενέργειας. Το Διαστημικό Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Αϊνστάιν έδειξε ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες βρίσκονται είτε πολύ μακριά είτε είναι πολύ αμυδρές για να παρατηρηθούν ανεξάρτητα, θα μπορούσαν να εξηγήσουν το υπόβαθρο αυτό. Αλλά ήταν το ΔΤ Chandra με την σαφήνεια του που ξεκαθάρισε το τοπίο, επιλύοντας το θέμα αυτό σε  σχεδόν ολόκληρο το υπόβαθρο στις μεμονωμένες πηγές του. Δεδομένα από τα ΔΤ Chandra και XMM-Newton δείχνουν ότι οι περισσότερες πηγές που παραμένουν ανιχνεύσιμες περιβάλλονται από αέριο και σκόνη.

Καυτοί Δίες και κατοικησιμότητα

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός Καυτού Δία ο οποίος περιστρέφεται σε απόσταση 3 εκατομμύριων μιλίων από το μητρικό αστέρι το οποίο ονομάζεται HD 189733. Το ΔΤ  Chandra παρακολούθησε τον πλανήτη αυτό καθώς περνούσε μπροστά από το αστέρι του.

Εικόνα: ESA / NASA / Μ. Kornmesser / STScI

Οι παρατηρήσεις των ακτίνων Χ έδωσαν άμεσες αποδείξεις αλληλεπιδράσεων αστέρα-πλανήτη, όπως όταν το ΔΤ XMM-Newton συνέλαβε εκλάμψεις από το σύστημα HD 17156 οι οποίες εμφανίστηκαν κάθε φορά που ο καυτός Δίας πλανήτης έφτανε πλησιέστερα προς το μητρικό του αστέρι. Τα δεδομένα των ακτίνων Χ υπογραμμίζουν επίσης η και ενεργοποιούν θεωρίες σχετικά με την  (πλανητική) κατοικησιμότητα: οι παρατηρήσεις του ΔΤ XMM-Newton αποκάλυψαν ότι η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας η οποία ακτινοβολείται από τους τρεις πλανήτες μεγέθους Γης στη λεγόμενη κατοικήσιμη ζώνη του αστρικού συστήματος Trappist-1, και η οποία μάλιστα έχει απογυμνώσει  τους πλανήτες αυτούς εδώ και πολύ καιρό από τις ατμόσφαιρες τους. Ομοίως, οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι ο εξωπλανήτης Εγγύτατος Κενταύρου β (Proxima Centauri b) δέχεται 250 φορές περισσότερες ακτίνες Χ από το μητρικό του άστρο από ότι η Γη από τον Ήλιο. Η κατοικησιμότητα του είναι επίσης αβέβαιη.

Σκοτεινή ύλη, σκοτεινή ενέργεια

Οι εικόνες αυτές δείχνουν έξι από τις 30 συγκρούσεις σε γαλαξιακά σμήνη τα οποία μελετήθηκαν με τα ΔΤ Hubble και Chandra. Οι αστρονόμοι βρήκαν ότι οι γαλαξίες παραμένουν "αγκιστρωμενοι" στη σκοτεινή ύλη (μπλε χρώμα), χαρτογραφημένη μέσω βαρυτικών φακών. Εν τω μεταξύ, το αδύναμο αέριο ακτίνων Χ (ροζ χρώμα) συγκρούεται και αντισταθμίζεται με τον ίδιο τρόπο από τους γαλαξίες και τη σκοτεινή ύλη.

Εικόνα: NASA / ESA / STScI / CXC

Τα γαλαξιακά σμήνη έχουν αποδειχθεί κλειδί για τον έλεγχο της σκοτεινής ύλης και την κατανόηση της σκοτεινής ενέργειας. Οι παρατηρήσεις με ακτίνες Χ αποκάλυψαν για πρώτη φορά το "μανιασμένο" καυτό αέριο μέσα σε αυτά τα σμήνη - το αέριο το οποίο θα είχε απομακρυνθεί αν δεν ήταν για τη σκοτεινή ύλη του σμήνους, και η οποία το συγκρατεί με τη βαρύτητα στη θέση του. Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι παρατήρησαν γαλαξιακά σμήνη τα οποία χρονολογούνται από τότε που το Σύμπαν είχε ηλικία λιγότερο από το ήμισυ της τρέχουσας ηλικίας του, εκτιμώντας την ανάπτυξη αυτών των τεράστιων δομών με την πάροδο του συμπαντικού χρόνου. Το αποτέλεσμα: ισχυρά στοιχεία για την ύπαρξη σκοτεινής ενέργειας, και η δημιουργία ενός μοναδικού τρόπου μέτρησης της πυκνότητας και της λεγόμενης "εξίσωσης της σταθεράς" (equation of state).

Από την: Monica Young

……………….*………………..

Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:

. Άρατος- Παρατηρησιακή Αστρονομία Σαλαμίνας

. Αστρονομία και Επιστήμη

. Αστροβραδιές Σαλαμίνας

Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη

Πηγή

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/two-decades-x-rays-chandra-xmm-newton/?utm_content=bufferb2e17&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer&fbclid=IwAR1I92n4PNJ8q67K_rpLILOfjtiYRR5_6TnLnRRguW_jo4dRjRwK6E73fHg

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε ή κόκκινα γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.

 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 https:/www.facebook.com/groups/174408446026959/

 Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Για την ομάδα : @Aratosastronomy