钱德拉x射线天文台是美国宇航局的望远镜，用来观察黑洞、类星体、超新星等等——宇宙中所有的高能量来源。它展示了人类肉眼看不到的宇宙的一面。在服役十多年后，天文台帮助科学家们瞥见了宇宙的运行。它观察到星系碰撞，观察到黑洞与宇宙的飓风，还观察到超新星在爆炸后内部翻转。该望远镜与哈勃太空望远镜、斯皮策太空望远镜和康普顿伽马射线天文台一起被宣传为美国宇航局的一个大型天文台，同时也是该机构的公关工具，NASA经常在新闻稿中使用它的照片。钱德拉的一幅更值得注意的图片是一个宇宙“手”伸向一个明亮的星云，尽管科学上的解释完全不同。
发展中钱德勒
x射线天文学特别具有挑战性，因为需要离开地球的大气层去观察射线。第一次x射线观测是短暂的，在几分钟的火箭飞行中进行，或者可能在平流层的气球中停留几个小时。1962年意大利裔美国天文学家里卡多·贾科尼(Riccardo Giacconi)和他的团队将一枚装有x射线探测器的火箭送入太空，并发现了恒星x射线的第一个来源，贾科尼自然渴望做更多的研究。根据他的设计，美国宇航局发射了第一架x射线望远镜:Uhuru，也被称为小型天文卫星-1。它在轨道上停留了两年多，发现了黑洞的第一个迹象。他的团队的另一个想法——爱因斯坦天文台——从1978年飞到了1981年。这是第一个可以拍照的x射线望远镜。
Giacconi现在是x射线天文学的权威，与史密森学会的Harvey Tananbaum合作，提出了一个更强大的天文台。被称为先进的x射线天体物理学设备，它的目标是拍摄“高分辨率的x射线源图像和光谱”。该望远镜于1976年首次提出。这项工作在20世纪80年代开始，望远镜在1992年进行了重新配置(通过减少镜子和仪器)，以节省资金并使其适合于航天飞机发射。发射前不久，该望远镜以诺贝尔奖得主、天体物理学家钱德拉塞卡命名为“钱德拉”。钱德拉于1999年7月23日从哥伦比亚号航天飞机的有效载荷舱内发射，这是航天飞机有史以来发射的最大的卫星。
就在哥伦比亚号到达太空的8个小时后，钱德拉离开了航天飞机的遮蔽处，用火箭飞离。控制人员在接下来的几天里对钱德拉的轨道做了一些调整。当最后确定的时候，钱德拉是在一个环绕地球的椭圆形轨道上，从大约9,940英里(1.6万公里)到82,650英里(13.3万公里)。在天顶，钱德拉距离地球到月球的距离约为三分之一。这使得它可以观察长达52个小时，直到失去目标。至于长期以来的钱德拉冠军贾可尼呢?2002年，他因在x射线天文学方面的开创性工作而获得诺贝尔奖。他的同事Tananbaum在1991年成为钱德拉x光中心的主任，他现在仍然担任这个职位。
第一束光后的目标
1999年8月中旬，钱德拉第一次将望远镜对准太空。它的第一张照片是仙后座A，它是一颗恒星的残骸，它在1572年由第谷·布瑞尔所见证的一颗超新星爆炸。画面很美，但更重要的是，钱德拉已经在探究仙后座A的历史，科学家可以看到中子星或黑洞靠近中心的证据，同年晚些时候，天文学家在《天体物理学杂志快报》上发表了一篇论文，讨论在围绕着这颗恒星的气体中发现的钱德拉元素。
美国宇航局的钱德拉x射线天文台漂浮在太空中。图片：NASA/CXC
这些发现包括从恒星内部喷发出来的硫、硅和铁。恒星倾向于在它们的生命早期燃烧它们的氢和氦;当这些元素融合的时候，恒星的温度在爆炸前达到了数十亿华氏度。钱德拉早期的另一个目标是蟹状星云，它第一次显示了在星云中心围绕脉冲星的圆环。在此之前，哈勃曾探测到中子周围的物质，但这个环却是全新的。它应该告诉我们很多关于脉冲星的能量是如何进入星云的，这就像找到发电厂和灯泡之间的传输线。
黑洞开端
在运作的第二年，钱德拉开始大步前进。关于望远镜的研究，经常有更新的报道:嵌入猎户座星云的x射线辐射恒星，通过吞并邻近星系而成长的星系，以及婴儿恒星的证据。该望远镜还开始了一系列有关黑洞的发现。它发现了一个2型类星体黑洞的证据，它在之前隐藏黑洞存在的厚物质层后面散发出x射线。后来科学家宣布在M82星系中可能存在一种新的黑洞。通过8个月的观察，科学家们表示，黑洞可以代表由恒星形成的小黑洞和隐藏在星系中心的大得多的大得多的黑洞之间的进化阶段。M82的黑洞将至少500个太阳的质量压缩到一个与月球差不多大小的区域。这样一个黑洞的形成需要极端的条件，比如‘超级巨星’的崩溃或者大量黑洞的合并。
可能的暗物质和其他发现
天文学家一直在寻找“暗物质”，人们相信“暗物质”实际上是构成宇宙大部分的无形物质。到目前为止只能通过引力探测到它。2006年一组天文学家使用钱德拉望远镜观察了1E0657-56星系团，该星系团包含了来自星系团碰撞的气体。钱德拉的观测结果与其他几个天文台的观测结果相结合。研究人员研究了星系团对引力透镜的影响，这是已知的引力扭曲背景星系光线的方式。他们对重力的观察表明，在星系碰撞过程中，正常物质和暗物质被撕裂。在暗物质搜寻仍在继续的同时，钱德拉已经被用来寻找其他丢失的物质。2010年研究人员利用钱德拉望远镜和欧洲航天局(European Space Agency)的xmm -牛顿天文台(XMM-Newton observatory)探测了一个气藏，气藏位于距离地球约4亿光年的星系壁上。
科学家们发现了重子的证据，重子是电子、质子和其他组成物质的粒子，这些物质在我们的宇宙中随处可见。研究人员怀疑气体中含有大量的这种物质。当科学家们继续探索物质的本质时，钱德拉继续制造出惊人的图片，同时也揭示了宇宙的结构。这些照片包括对行星状星云和快速增长的星系群的调查，以及在大麦哲伦星云中发现的“超级气泡”。2013年钱德拉探测到银河系超大质量黑洞的破纪录爆发，该黑洞被称为人马座a *或Sgr a *。当时天文学家正在观察Sgr A*如何对当时被怀疑是气体云的物质做出反应，但后来被确定为围绕着致密物体的气体云。虽然G2并没有产生科学家们所希望的烟火，但科学家们确实发现了一个比黑洞正常的静止状态还要亮400倍的巨型耀斑，比先前的记录保持者要亮3倍。
马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院的弗雷德·巴格诺夫在一份声明中说：如果一颗小行星被撕裂，它会在黑洞周围转上几个小时，就像水环绕着一个开放的排水沟一样。”“这就是我们看到最明亮的x射线耀斑持续的时间，这是我们需要考虑的一个有趣的线索。另一种理论认为，G2内部的磁场线在流向Sgr A*时变得紊乱。磁场线偶尔的重构会产生明亮的x射线爆发，就像太阳上的磁耀斑一样。在2017年，钱德拉是接收到两颗合并的中子星爆炸产生的高能光脉冲的几台仪器之一。美国国家科学基金会(National Science Foundation)激光干涉引力波天文台(LIGO)的观测发现了与撞击有关的引力波，这促使科学家们寻找爆炸余波的迹象。
美国宇航局天体物理学部门主任保罗·赫兹(Paul Hertz)在一份声明中说：这是一门非常令人兴奋的科学。现在我们第一次看到光和引力波是由同样的事件产生的。对引力波光源的探测揭示了无法由引力波决定的事件的细节。许多天文台的研究产生的乘数效应令人难以置信。钱德拉甚至帮助人类准备前往其他星系的航行。2018年，钱德拉宣布了对半人马座阿尔法星系(Alpha Centauri)长达10年的研究结果。半人马座阿尔法星系是距离太阳最近的恒星系统。三颗恒星系统距离地球仅4光年，是“突破之星”(Breakthrough Starshot)等项目的目标，该项目旨在向该系统发射一群纳米粒子，以寻找潜在生命。钱德拉的数据显示，半人马座阿尔法星A周围的x射线轰击略好于太阳，而半人马座阿尔法星B周围的x射线轰击略差。
科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的研究人员汤姆·艾尔斯(Tom Ayres)在一份声明中说：这对阿尔法Cen AB来说是个好消息，因为在它们的任何一个行星上，都有可能存在生命，从而能够经受住来自恒星的辐射，钱德拉告诉我们，生命应该在这两颗恒星周围的行星上有战斗的机会。钱德拉的使命原本预计将持续五年，然后延长至至少10年，但经过18年多的运作后，它仍将保持强劲势头。在2010年接受Space.com采访时，钱德拉的经理兼飞行主管罗杰布里森登(Roger Brissenden)表示，这款设备拥有足够的动力和推进系统储备，可以持续到“至少2018年”。几十年的燃料已经足够了，20年的任务将触手可及。
博科园-科学科普｜文：Elizabeth Howell/Space
