チャンドラ (人工衛星)
チャンドラX線観測衛星は、1999年7[[月23日]]にNASAによって打ち上げられた宇宙望遠鏡です。スペースシャトルコロンビアによって宇宙空間へ放出されました。この観測衛星は、X線天文学の分野で大きな進展をもたらし、宇宙の様々な謎を解き明かす上で重要な役割を果たしています。
「チャンドラ」という名称は、白色矮星が中性子星になるための質量限界を算出したインド系アメリカ人物理学者スブラマニアン・チャンドラセカールに由来します。また、「チャンドラ」はサンスクリット語で月という意味も持っています。
チャンドラは、NASAの「グレートオブザバトリー計画」の中で3番目に打ち上げられた観測衛星です。この計画では、ハッブル[[宇宙望遠鏡]]（1990年）、コンプトンガンマ線観測衛星（1991年）、スピッツァー[[宇宙望遠鏡]]（2003年）が先行して打ち上げられています。打ち上げ前にはAXAF（Advanced X-ray Astrophysics Facility）として知られていました。AXAFはカリフォルニア州のTRWによって組み立てられ、厳密な検査を受けました。
地球大気はX線を吸収してしまうため、地上の望遠鏡では観測が困難です。そのため、宇宙空間にX線望遠鏡を設置する必要がありました。チャンドラは、近地点約1万km、遠地点約14万kmという非常に偏った楕円軌道を描いています。これは「地球と月の距離の約3分の1」とも表現されることがあります。
チャンドラは、X線天文学の分野で数々の重要な発見をもたらしました。
弾丸銀河団の観測を通じて、ダークマターの自己相互作用断面積を限定しました。
カシオペヤ座Aの観測では、残骸の中心に存在するコンパクト天体（中性子星またはブラックホール）の存在を初めて捉えました。
かに星雲の観測では、パルサー周辺にリングとジェットを発見しました。
天の川銀河の中心にある大質量ブラックホール、いて座AからのX線放射を初めて観測しました。
アンドロメダ銀河の中心部へ渦巻状に落ちていくガスの温度が、予想よりもはるかに低いことを発見しました。
銀河団が衝突、合体しているエイベル2142において、圧力フロントの詳細な観測に成功しました。
超新星SN 1987Aから衝撃波のX線画像を初めて取得しました。
ペルセウス座Aの観測では、大きな銀河に飲み込まれようとしている小さな銀河の影を捉えました。
恒星起源ブラックホールと超大質量ブラックホールの間にあるとされる中質量ブラックホールをM82銀河で発見しました。
ガンマ線バーストGRB 991216において、X線輝線との関連を初めて明らかにしました。
高校生が超新星残骸IC 443中に中性子星を発見しました。
ガンマ線バーストが星形成領域で起こることを示唆する観測結果を得ました。
以前はパルサーとされていたRX J1856.5-3754と3C58が、クォーク星のような高密度天体である可能性を示唆しました。
褐色矮星TWA 5Bが太陽に似た恒星との連星系軌道をとっていることを発見しました。
主系列星のほとんどがX線を放射していることを明らかにしました。
ペルセウス座銀河団で、超大質量ブラックホール周辺の激しい活動による音波を観測しました。
タイタンがかに星雲を通過する際に、X線での影を観測しました。
原始惑星系円盤から恒星へ物質が落ちる際のX線放射を観測しました。
スニヤエフ・ゼルドビッチ効果を用いて、ハッブル定数を測定しました。
超銀河団の衝突を観測し、ダークマターの存在を強く示唆する証拠を発見しました。
M87銀河の超大質量ブラックホール周辺で発見されたX線放射領域から、圧力波や衝撃波、音波の存在を推測し、M87銀河が劇的な進化を遂げた可能性を示唆しました。
チャンドラの光学系は、通常の望遠鏡とは異なり、イリジウムまたは金メッキされた円筒型の放物面鏡と双曲面鏡が入れ子状になっています。これは、X線光子が通常の鏡面で吸収されてしまうため、浅い入射角で反射させる必要があるためです。チャンドラでは、4対のイリジウムミラーとHRMA（High Resolution Mirror Assembly）と呼ばれる補助機構を使用しています。
チャンドラは、離心率の大きい楕円軌道を持つことで、55〜65時間の連続観測を可能にしています。角分解能は0.5秒角であり、これは最初のX線望遠鏡に比べて1000倍以上も優れています。
SIM（Science Instrument Module）には、ACIS（Advanced CCD Imaging Spectrometer）とHRC（High Resolution Camera）という2つの焦点面機器があります。ACISは10個のCCDチップからなり、スペクトル情報と画像データを提供します。HRCは2つのマイクロチャネルプレートを持ち、高時間分解能で撮影できます。これらの機器は、単独で使用されることもあれば、透過型回折格子と組み合わせて使用されることもあります。
透過型回折格子は、光の経路を変更し、高解像度の分光を可能にします。HETGS（High Energy Transmission Grating Spectrometer）とLETGS（Low Energy Transmission Grating Spectrometer）があり、それぞれ異なるエネルギー範囲と波長分解能を持っています。
1976年、リカルド・ジャコーニとハーベイ・タナンバウムがNASAにチャンドラX線観測衛星（当時はAXAF）を提案しました。翌年にはマーシャル宇宙飛行センターとスミソニアン天体物理観測所で準備作業が始まりました。1978年には、NASAが最初のX線望遠鏡アインシュタイン衛星（HEAO-2）を打ち上げました。チャンドラのプロジェクトは1980年代から1990年代を通じて続けられましたが、1992年に費用削減のためデザインが変更されました。
予定されていた12のミラーのうち4つ、6つの科学機器のうち2つが除外され、軌道も変更されました。これにより、スペースシャトルによる修理や改良は不可能になりましたが、ヴァン・アレン帯の外側を飛行する軌道になったため、観測への影響を抑えることができました。
1998年にAXAFはチャンドラと改名され、1999年にスペースシャトルコロンビア（STS-93）から打ち上げられました。これはシャトルで運ばれた中でも最大のペイロードであり、高い軌道まで運ぶためにIUSブースターロケットシステムが必要でした。
チャンドラは、MITとノースロップ・グラマンスペーステクノロジーの支援を受け、マサチューセッツ州のスミソニアン天体物理観測所チャンドラX線センターによって制御されています。打ち上げ翌月からデータを送り続けています。ACIS CCDは初期に電離帯を通過する際に粒子による損傷を受けました。現在、電離帯通過中は焦点面から外されています。
2004年には、チャンドラの打ち上げ5周年記念式典が開催されました。
X線天文学
グレートオブザバトリー計画
Chandra X-ray Observatory Center
extrasolar-planets.com - Chandra X-ray Observatory
* STS-93 Press Kit
名称の由来と概要
「チャンドラ」という名称は、白色矮星が中性子星になるための質量限界を算出したインド系アメリカ人物理学者スブラマニアン・チャンドラセカールに由来します。また、「チャンドラ」はサンスクリット語で月という意味も持っています。
チャンドラは、NASAの「グレートオブザバトリー計画」の中で3番目に打ち上げられた観測衛星です。この計画では、ハッブル[[宇宙望遠鏡]]（1990年）、コンプトンガンマ線観測衛星（1991年）、スピッツァー[[宇宙望遠鏡]]（2003年）が先行して打ち上げられています。打ち上げ前にはAXAF（Advanced X-ray Astrophysics Facility）として知られていました。AXAFはカリフォルニア州のTRWによって組み立てられ、厳密な検査を受けました。
地球大気はX線を吸収してしまうため、地上の望遠鏡では観測が困難です。そのため、宇宙空間にX線望遠鏡を設置する必要がありました。チャンドラは、近地点約1万km、遠地点約14万kmという非常に偏った楕円軌道を描いています。これは「地球と月の距離の約3分の1」とも表現されることがあります。
チャンドラによる発見
チャンドラは、X線天文学の分野で数々の重要な発見をもたらしました。
弾丸銀河団の観測を通じて、ダークマターの自己相互作用断面積を限定しました。
カシオペヤ座Aの観測では、残骸の中心に存在するコンパクト天体（中性子星またはブラックホール）の存在を初めて捉えました。
かに星雲の観測では、パルサー周辺にリングとジェットを発見しました。
天の川銀河の中心にある大質量ブラックホール、いて座AからのX線放射を初めて観測しました。
アンドロメダ銀河の中心部へ渦巻状に落ちていくガスの温度が、予想よりもはるかに低いことを発見しました。
銀河団が衝突、合体しているエイベル2142において、圧力フロントの詳細な観測に成功しました。
超新星SN 1987Aから衝撃波のX線画像を初めて取得しました。
ペルセウス座Aの観測では、大きな銀河に飲み込まれようとしている小さな銀河の影を捉えました。
恒星起源ブラックホールと超大質量ブラックホールの間にあるとされる中質量ブラックホールをM82銀河で発見しました。
ガンマ線バーストGRB 991216において、X線輝線との関連を初めて明らかにしました。
高校生が超新星残骸IC 443中に中性子星を発見しました。
ガンマ線バーストが星形成領域で起こることを示唆する観測結果を得ました。
以前はパルサーとされていたRX J1856.5-3754と3C58が、クォーク星のような高密度天体である可能性を示唆しました。
褐色矮星TWA 5Bが太陽に似た恒星との連星系軌道をとっていることを発見しました。
主系列星のほとんどがX線を放射していることを明らかにしました。
ペルセウス座銀河団で、超大質量ブラックホール周辺の激しい活動による音波を観測しました。
タイタンがかに星雲を通過する際に、X線での影を観測しました。
原始惑星系円盤から恒星へ物質が落ちる際のX線放射を観測しました。
スニヤエフ・ゼルドビッチ効果を用いて、ハッブル定数を測定しました。
超銀河団の衝突を観測し、ダークマターの存在を強く示唆する証拠を発見しました。
M87銀河の超大質量ブラックホール周辺で発見されたX線放射領域から、圧力波や衝撃波、音波の存在を推測し、M87銀河が劇的な進化を遂げた可能性を示唆しました。
特徴
チャンドラの光学系は、通常の望遠鏡とは異なり、イリジウムまたは金メッキされた円筒型の放物面鏡と双曲面鏡が入れ子状になっています。これは、X線光子が通常の鏡面で吸収されてしまうため、浅い入射角で反射させる必要があるためです。チャンドラでは、4対のイリジウムミラーとHRMA（High Resolution Mirror Assembly）と呼ばれる補助機構を使用しています。
チャンドラは、離心率の大きい楕円軌道を持つことで、55〜65時間の連続観測を可能にしています。角分解能は0.5秒角であり、これは最初のX線望遠鏡に比べて1000倍以上も優れています。
搭載機器
SIM（Science Instrument Module）には、ACIS（Advanced CCD Imaging Spectrometer）とHRC（High Resolution Camera）という2つの焦点面機器があります。ACISは10個のCCDチップからなり、スペクトル情報と画像データを提供します。HRCは2つのマイクロチャネルプレートを持ち、高時間分解能で撮影できます。これらの機器は、単独で使用されることもあれば、透過型回折格子と組み合わせて使用されることもあります。
透過型回折格子は、光の経路を変更し、高解像度の分光を可能にします。HETGS（High Energy Transmission Grating Spectrometer）とLETGS（Low Energy Transmission Grating Spectrometer）があり、それぞれ異なるエネルギー範囲と波長分解能を持っています。
歴史
1976年、リカルド・ジャコーニとハーベイ・タナンバウムがNASAにチャンドラX線観測衛星（当時はAXAF）を提案しました。翌年にはマーシャル宇宙飛行センターとスミソニアン天体物理観測所で準備作業が始まりました。1978年には、NASAが最初のX線望遠鏡アインシュタイン衛星（HEAO-2）を打ち上げました。チャンドラのプロジェクトは1980年代から1990年代を通じて続けられましたが、1992年に費用削減のためデザインが変更されました。
予定されていた12のミラーのうち4つ、6つの科学機器のうち2つが除外され、軌道も変更されました。これにより、スペースシャトルによる修理や改良は不可能になりましたが、ヴァン・アレン帯の外側を飛行する軌道になったため、観測への影響を抑えることができました。
1998年にAXAFはチャンドラと改名され、1999年にスペースシャトルコロンビア（STS-93）から打ち上げられました。これはシャトルで運ばれた中でも最大のペイロードであり、高い軌道まで運ぶためにIUSブースターロケットシステムが必要でした。
チャンドラは、MITとノースロップ・グラマンスペーステクノロジーの支援を受け、マサチューセッツ州のスミソニアン天体物理観測所チャンドラX線センターによって制御されています。打ち上げ翌月からデータを送り続けています。ACIS CCDは初期に電離帯を通過する際に粒子による損傷を受けました。現在、電離帯通過中は焦点面から外されています。
2004年には、チャンドラの打ち上げ5周年記念式典が開催されました。
関連項目
X線天文学
グレートオブザバトリー計画
外部リンク
Chandra X-ray Observatory Center
extrasolar-planets.com - Chandra X-ray Observatory
* STS-93 Press Kit
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