Los rayos X y la observación del espacio

No solo las ondas del espectro de radio, la luz infrarroja, la luz visible y la ultravioleta en orden decreciente de longitud de onda, son utilizadas en la observación astronómica. Los Rayos X, que también, son ondas electromagnéticas con longitud de onda menor del ultravioleta que abarca desde los  400 a 2 Å, permite la observación de objetos del espacio, revelando detalles no vistos con los otros medios citados. En ello intervienen su gran poder de penetración de 2.500 EV. (electrón volt); energía 1000 veces superior a la de la luz (2,5 EV. ), y su longitud de onda de 2 a 0,001 Å, lo que permite una mayor resolución de los detalles del objeto emisor de Radiación X, hasta tamaños de centésimas de segundo de arco.
 

El proyecto Chandra, puso en órbita el Telescopio de Rayos X de la NASA (fig. 1) y en honor a Subrahmanian Chandrasekhar (Fig. 2). (Premio Nobel de Física en 1983) lleva ésta denominación.

 

Fig. 1

Fig. 2
 

La astronomía de Rayos X, muestra el universo con mayores detalles que la astronomía óptica, para ello fue necesario “eliminar la atmósfera” (como en el caso del telescopio Hubble), de allí que ésta rama de la ciencia, sea tan joven como la era espacial.
La partida hacia el espacio del instrumento citado, se realizó desde la base aeroespacial Kennedy en Cabo Cañaveral, Florida, EE.UU. el 4 de agosto de 1999, trasportado en la bodega de la nave espacial Columbia de la misión Shuttle STS 93 que lo colocó en una primera órbita circular, a 320 km. de la Tierra (fig. 3) y luego en 3 pasos sucesivos se elevó a una órbita elíptica final con 10.000 km. de perigeo y 140.000 km. de apogeo (un tercio de la distancia a la Luna), con ésta orbitación, y en virtud de la 2º Ley de Kepler del movimiento planetario, que dice, que: la línea imaginaria que pasa por el satélite y el planeta barre igual área en igual tiempo,  lo que hace que el 80 % de éste se encuentre libre de bloqueo por la Tierra, ocupando en el apogeo, una mínima fracción de tiempo de ocultación (fig.3b)

 

Fig. 3a

Fig. 3b
 

La Nasa a proposición de Ricardo Giacconi y Herbert Gursky, cuando solamente, 20 fuentes de Rayos X eran conocidas, presentó el proyecto para la construcción y lanzamiento del telescopio de Rayos X Chandra, pero a consecuencia de la tragedia del Challenger, el mismo quedó relegado hasta que, en 1988, el Congreso dio luz verde al proyecto.

La nave llevó una tripulación de 5 personas y fué comandada por Eileen Collins (fig. 4) a su lado izq. se encuentra Jeffrey Ashby, detrás a la derecha Steven Hawley a su lado Catherine Coleman, detrás Michel Tognini.

 

 

Fig. 4
El telescopio de Rayos X Chandra tiene 13,8 m de largo, y la gran energía de los fotones de trayectos paralelos que alcanzaran directamente el objetivo serían absorbidos por este. Ello se evitó haciendo que éstos rayos tengan una incidencia con un ángulo agudo no mayor de 1º, hasta concentrar el haz en el foco, luego de sucesivas reflecciones sobre la superficie pulida y cubierta con el depósito de una  delgada capa de Iridio. La forma del objetivo tiene el aspecto de “tubos concéntricos”, en realidad son 4 superficies parabólicas y a continuación 4 hiperólicas (fig. 5), sostenidas por un enrejado radial que las mantiene perfectamente centradas y calibradas, (fig. 6) lo que hace que, los rayos se reflejen, hasta quedar concentrados en un punto focal y formar la imagen sobre la superficie sensible de la CCD (cámara electrónica de captación) desde donde se deriva a un equipo transmisor, que la envía al centro de observación y operación de la Nasa en el Observatorio Astrofísico Smithsoniano, en Cambridge Massachussetts.

 

Fig. 5

Fig. 6
 

El aspecto esquemático del telescopio Chandra es el que se observa en la (fig .7a), donde se aprecia: el Objetivo de alta resolución, con un postigo parasol o protector solar. Una cámara como buscador. Los orificios impulsores, en Nº de 4 por los que puede desarrollarse una fuerza de unos 47 y 1/2 kg., Una antena de baja ganancia y 2 alerones formados por 3 paneles solares cada uno, que se despliegan una vez puesto en órbita, colocados uno a cada lado del módulo principal. En el polo opuesto se aprecia un "cubículo" que contiene la cámara de captación de alta resolución, lo que conforma el Módulo de Instrumental Científico Integrado.  Todo el artefacto se observa cubierto por un “mylar”, (lámina de plástico a base de resina poliester con aluminio incluido en su composición) que por su alta reflectividad lo protege y ayuda a mantener más constante la temperatura en su interior.

 

Fig. 7a

La catapulta de Telescopio al espacio, se hizo desde la bodega del Columbia y se realizó por medio de la liberación de un resorte que le dió el arranque inicial, continuando luego con sus propios impulsores, indicados por los orificios que se aprecian en el frente del módulo principal, hasta alcanzar la órbita final (fig. 7b)

Las imágenes recibidas muestran claramente la diferencia de resolución (fig. 8 a, b y c) Se trata de la remanente de Supernova N 130 D en la Nube Mayor de Magallanes; sus coordenadas son: Ascensión Recta 05 hs. 25' 02" y su Declinación –69º 38' 59". Esta remanente se encuentra a 80 años luz de distancia de la Tierra.

Rayos X

Fig. 8 a

Óptico

Fig. 8 b

Radio

Fig. 8 c

Los registros con satélites como el Rosat, (abreviatura de Roentgen Satélite, ya desaparecido) de 3 m. de longitud (4 y ½ veces más pequeño que el Chandra), mostraron imágenes del cúmulo de galaxias señaladas en el catálogo Abell con e1 Nº 1367, donde la observación en Rx a falso color, muestra que los espacios vacios, vistos en los registros ópticos entre las galaxias, están llenos con gases a temperaturas de decenas de millones de grados (fig. 9).

Fig. 9

El Telescopio Chandra de Rayos X ocupa en importancia el mismo nivel de Telescopio Espacial óptico Hubble y el del observatorio Compton de Rayos Gamma, lanzados en 1990 y 1991 respectivamente.

Otros satélites espectrométricos de Rayos X, serán puestos en órbita a comienzos del 2000, son el Astro E., Japonés -EE. UU. y  el Multimiror Europeo.; que conjuntamente con el Chandra, permitirán resoluciones mucho mayores a las de cada uno independientemente, posiblemente del orden del centésimo o milésimo de segundo de arco.

 

Hermosas imágenes podemos observar a continuación:

Nebulosa del Cangrejo Remanente de Supernova en Tucana Remanente de Supernova en Scutum Pulsar en Nube mayor de Magallanes Remanente de Supernova en Nube mayor de  Magallanes Remanente en Casiopea A Quasar en la constelación de Mensa

Visitando http://chandra.harvard.edu/photo/first_images.html, podrán verse la imágenes anteriores y otras, ampliadas y/o animadas.

En la corrección y revisión del presente tema participó el Ingeniero Jesús López y en la configuración y compaginación de la página el Sr. Eduardo De Tommaso a quienes se agradece su colaboración.

Las imágenes registradas fueron obtenidas de la Revista Sky and Telescope, y de las publicadas en Internet por el Chandra X-Ray Observatory Center.

 

Dr. José C. Caldararo