NASAs NuSTAR rymdteleskop, som visas i den här illustrationen, har två huvudkomponenter åtskilda av en 30 fot (10 meter) mast, ibland kallad en bom. Ljus samlas upp i ena änden av masten och fokuseras längs dess längd innan det träffar detektorer i andra änden. Kredit:NASA/JPL-Caltech
Efter ett decennium av att observera några av de hetaste, tätaste och mest energirika områdena i vårt universum, har detta lilla men kraftfulla rymdteleskop fortfarande mer att se.
NASA:s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) fyller 10 år. Detta rymdteleskop, som lanserades den 13 juni 2012, upptäcker högenergetiskt röntgenljus och studerar några av de mest energiska objekten och processerna i universum, från svarta hål som slukar het gas till de radioaktiva resterna av exploderade stjärnor. Här är några av sätten som NuSTAR har öppnat våra ögon för röntgenuniversum under det senaste decenniet.
Se röntgenbilder nära hemmet
Olika färger av synligt ljus har olika våglängder och olika energier; på samma sätt finns det en rad röntgenljus, eller ljusvågor med högre energier än de mänskliga ögonen kan upptäcka. NuSTAR upptäcker röntgenstrålar i den högre delen av intervallet. Det finns inte många föremål i vårt solsystem som sänder ut de röntgenstrålar NuSTAR kan upptäcka, men det gör solen:Dess högenergetiska röntgenstrålar kommer från mikroflammor eller små skurar av partiklar och ljus på dess yta. NuSTARs observationer bidrar till insikter om bildandet av större flammor, som kan skada astronauter och satelliter. Dessa studier kan också hjälpa forskare att förklara varför solens yttre område, koronan, är många gånger varmare än dess yta. NuSTAR observerade också nyligen högenergiröntgenstrålar från Jupiter, vilket löste ett decennier gammalt mysterium om varför de har blivit oupptäckta tidigare.
Röntgenstrålar från solen – sett i de gröna och blåa observationerna av NASAs NuSTAR – kommer från gas som värmts upp till mer än 5,4 miljoner grader Fahrenheit (3 miljoner grader Celsius). Data tagna av NASA:s Solar Dynamics Observatory, sett i orange, visar material runt 1,8 miljoner F (1 miljon C). Kredit:NASA/JPL-Caltech/GSFC
Belyser svarta hål
Svarta hål avger inte ljus, men några av de största vi känner till är omgivna av skivor av het gas som lyser i många olika våglängder av ljus. NuSTAR kan visa forskare vad som händer med materialet närmast det svarta hålet, och avslöjar hur svarta hål producerar ljusa flammor och strålar av het gas som sträcker sig tusentals ljusår ut i rymden. Uppdraget har mätt temperaturvariationer i svarta hålsvindar som påverkar stjärnbildningen i resten av galaxen. Nyligen tog Event Horizon Telescope (EHT) de första direktbilderna någonsin av svarta håls skuggor, och NuSTAR gav stöd. Tillsammans med andra NASA-teleskop övervakade NuSTAR de svarta hålen med avseende på flammor och förändringar i ljusstyrka som skulle påverka EHT:s förmåga att avbilda skuggan som de kastade.
En av NuSTARs största prestationer på den här arenan var att göra den första entydiga mätningen av ett svart håls spinn, vilket det gjorde i samarbete med ESA (European Space Agency) XMM-Newton-uppdrag. Spinn är graden i vilken ett svart håls intensiva gravitation förvränger utrymmet runt det, och mätningen bidrog till att bekräfta aspekter av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori.
Hitta dolda svarta hål
NuSTAR har identifierat dussintals svarta hål gömda bakom tjocka moln av gas och damm. Synligt ljus kan vanligtvis inte penetrera dessa moln, men det högenergiröntgenljus som observeras av NuSTAR kan. Detta ger forskare en bättre uppskattning av det totala antalet svarta hål i universum. Under de senaste åren har forskare använt NuSTAR-data för att ta reda på hur dessa jättar blir omgivna av så tjocka moln, hur den processen påverkar deras utveckling och hur fördunkling relaterar till ett svart håls påverkan på den omgivande galaxen.
This illustration shows a black hole surrounded by an accretion disk made of hot gas, with a jet extending into space. NASA's NuSTAR telescope has helped measure how far particles in these jets travel before they "turn on" and become bright sources of light, a distance also known as the "acceleration zone." Kredit:NASA/JPL-Caltech
Revealing the power of 'undead' stars
NuSTAR is a kind of zombie hunter:It's deft at finding the undead corpses of stars. Known as neutron stars, these are dense nuggets of material left over after a massive star runs out of fuel and collapses. Though neutron stars are typically only the size of a large city, they are so dense that a teaspoon of one would weigh about a billion tons on Earth. Their density, combined with their powerful magnetic fields, makes these objects extremely energetic:One neutron star located in the galaxy M82 beams with the energy of 10 million suns.
Without NuSTAR, scientists wouldn't have discovered just how energetic neutron stars can be. When the object in M82 was discovered, researchers thought that only a black hole could generate so much power from such a small area. NuSTAR was able to confirm the object's true identity by detecting pulsations from the star's rotation—and has since shown that many of these ultraluminous X-ray sources, previously thought to be black holes, are in fact neutron stars. Knowing how much energy these can produce has helped scientists better understand their physical properties, which are unlike anything found in our solar system.
Solving supernova mysteries
During their lives, stars are mostly spherical, but NuSTAR observations have shown that when they explode as supernovae, they become an asymmetrical mess. The space telescope solved a major mystery in the study of supernovae by mapping the radioactive material left over by two stellar explosions, tracing the shape of the debris and in both cases revealing significant deviations from a spherical shape. Because of NuSTAR's X-ray vision, astronomers now have clues about what happens in an environment that would be almost impossible to probe directly. The NuSTAR observations suggest that the inner regions of a star are extremely turbulent at the time of detonation. + Utforska vidare