close
close

Astronomen vechten om een ​​grote röntgenruimtetelescoop te redden

Een van de Grote Observatoria van NASA kan binnenkort vroegtijdig overlijden. Het Chandra X-Ray Observatory – een in een baan om de aarde draaiende telescoop die in 1999 aan boord van de Space Shuttle werd gelanceerd Colombia– wordt in het laatste begrotingsvoorstel van NASA geconfronteerd met een grote financiële bedreiging. Grote bezuinigingen op de financiering zouden tegen oktober kunnen leiden tot ontslagen voor de helft van het personeel van het observatorium en, volgens bezorgde wetenschappers, tot een voortijdig einde van de missie rond 2026. Astronomen zijn bezorgd dat het verlies van een telescoop die zo cruciaal is voor onze studies naar de hoogenergetische kosmos zou het veld tientallen jaren terug kunnen brengen.

In een open brief beweerde een groep astronomen dat Chandra ‘in staat is tot nog vele jaren van operatie en wetenschappelijke ontdekkingen’ en dat een ‘verlaging van het budget voor onze vlaggenschip-röntgenmissie een buitensporige impact zal hebben op zowel de Amerikaanse top als de Amerikaanse economie. energie-astrofysica-onderzoek en de grotere astronomie- en astrofysica-gemeenschap.”

“Het opzetten van een observatorium in de ruimte vergt een enorme tol op financieel en milieugebied, dus ik denk dat het heel belangrijk is om dat te waarderen en deze instrumenten niet als wegwerpinstrumenten te behandelen”, zegt Samantha Wong, een astronoom aan de McGill University. “Mensen buiten de astronomie dragen bij aan de kosten van deze instrumenten (zowel letterlijk als in termen van milieu- en satellietvervuiling), dus het is in ieders belang dat we Chandra zo goed mogelijk gebruiken.”

Chandra werd in de jaren negentig gelanceerd samen met de optische en ultraviolette Hubble-ruimtetelescoop, de infrarood Spitzer-ruimtetelescoop (onlangs buiten gebruik gesteld in 2020) en het Compton Gamma Ray Observatory (de kortste levensduur van het stel, eindigend in 2000). Net als de krachtpatser Hubble was het de bedoeling dat Chandra in eerste instantie vijf jaar zou blijven functioneren, maar door zijn blijvende uitstekende prestaties is het de afgelopen twintig jaar een pijler van astronomieonderzoek geworden. Hoewel elk apparaat in de loop van de tijd op natuurlijke wijze zal verslechteren, blijft Chandra uitstekende wetenschappelijke resultaten opleveren, die volgens een recente NASA-senior review als “de krachtigste röntgenfaciliteit in een baan om de aarde” worden beschouwd, met de potentie om nog een decennium door te gaan totdat deze op is. van brandstof zolang het team op de grond ermee kan blijven werken.

Uiteindelijk zal onze zon zonder brandstof komen te zitten en sterven (maar dat zal nog vijf miljard jaar duren).  Als dat gebeurt, zal het gaan lijken op het object dat we hier zien: de Katteoognevel, een planetaire nevel.  Een snelle wind uit de resterende stellaire kern ramt de uitgestoten atmosfeer in en duwt deze naar buiten, waardoor onregelmatige structuren ontstaan ​​die te zien zijn op röntgenfoto's van Chandra en optisch licht van de Hubble-ruimtetelescoop.
Uiteindelijk zal onze zon zonder brandstof komen te zitten en sterven (maar dat zal nog vijf miljard jaar duren). Als dat gebeurt, zal het gaan lijken op het object dat we hier zien: de Katteoognevel, een planetaire nevel. Een snelle wind uit de resterende stellaire kern ramt de uitgestoten atmosfeer in en duwt deze naar buiten, waardoor onregelmatige structuren ontstaan ​​die te zien zijn op röntgenfoto’s van Chandra en optisch licht van de Hubble-ruimtetelescoop. Credit: röntgenfoto: NASA/CXC/SAO; Optisch: NASA/ESA/STScI; Beeldverwerking: NASA/CXC/SAO/J. Majoor, L. Frattare, K. Arcand

Ruimtetelescopen zijn enorme inspanningen en technische wonderen, en elk ervan opent een nieuw venster op het universum. Astronomie vereist het zien van het universum in meerdere golflengten van licht, veel verder dan wat het menselijk oog kan waarnemen, van laagenergetische radiogolven tot gammastraling met de hoogste energie. “Het is moeilijk te overschatten hoeveel we over de kosmos leren door alleen maar grote stukken glas in de lucht te plaatsen”, zegt Harvard-astronoom Grant Tremblay. in een gesprek met de New Yorkse vertegenwoordiger Joe Morelle.

( Verwant: Waar komen al die kleuren op beelden van ruimtetelescopen vandaan? )

In de ruimte kunnen röntgenstralen ons iets vertellen over de meest explosieve verschijnselen in de kosmos: supernova’s, superzware zwarte gaten, botsende neutronensterren en meer. Chandra is een van een klein aantal telescopen – waaronder de Europese XMM-Newton en de Japanse XRISM – die röntgenstralen kunnen waarnemen, hetzelfde hoogenergetische licht dat wordt gebruikt om menselijke botten hier op de grond in beeld te brengen. Chandra is echter zelfs binnen dat kleine groepje uniek en kan ongeëvenaarde details zien. Waarnemingen van Chandra hebben ook fluorescentie onthuld op planeten in het zonnestelsel, en waar mysterieuze donkere materie op de loer ligt in een cluster van sterrenstelsels.

Deze samengestelde afbeelding toont de cluster van sterrenstelsels 1E 0657-56, ook wel bekend als de
Deze samengestelde afbeelding toont de cluster van sterrenstelsels 1E 0657-56, ook wel bekend als de ‘kogelcluster’. Deze cluster werd gevormd na de botsing van twee grote clusters van sterrenstelsels, de meest energetische gebeurtenis die sinds de oerknal in het heelal bekend is. Credit: Röntgenfoto: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optisch: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Lenskaart: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Sinds de bezuinigingen in maart werden aangekondigd, hebben astronomen zich verenigd onder #SaveChandra en hun pleidooi voor het observatorium op een website verzameld. “Samen behoren Chandra en Hubble tot de meest wetenschappelijk productieve missies in de wereld geheel NASA Science-portfolio”, luidt de Save Chandra-website. Astronomen verwachten ook dat Chandra zeer complementair zal zijn aan de beroemde JWST en het komende Rubin Observatorium in Chili, dat elke nacht bijna de hele hemel zal scannen. Chandra kan bijvoorbeeld in de harten kijken van sterrenstelsels met een hoge roodverschuiving die Webb ziet, en meer te weten komen over de superzware zwarte gaten in hun centra. Het zal ook van cruciaal belang zijn voor de follow-up van de 10 miljoen waarschuwingen die Rubin elke nacht zal genereren door kortstondige, heldere flitsen van explosieve hemelse gebeurtenissen te lokaliseren.

Astronomen hebben ook op sociale media gepleit, onder meer door persoonlijke anekdotes te delen over hoe belangrijk Chandra is geweest voor hun wetenschappelijke carrière, van een afgestudeerde student die het belang van Chandra in haar opleiding beschrijft naar een professor die herinneringen ophaalt aan haar eerste onderzoekspaper in 2001die Chandra-gegevens gebruikte en leidde tot 30 andere artikelen die verband hielden met de missie in haar carrière.

Een van de grootste zorgen in de gemeenschap is het feit dat er geen vervanging voor Chandra in zicht is. Volgens astronoom Affelia Wibisono van het Dublin Institute of Advanced Studies is het “onwaarschijnlijk dat de opvolger ervan, het Lynx-observatorium, vóór 2050 gelanceerd zal worden”, tenminste als het überhaupt gelanceerd wordt. NASA overweegt een kleinere röntgensondemissie (te kiezen uit een paar ideeën, waaronder STROBE-X of de Line Emission Mapper), maar geen van deze concepten zou de leemte opvullen die Chandra heeft achtergelaten. Bovendien zouden de daaruit voortvloeiende ontslagen als gevolg van de ondergang van Chandra leiden tot een enorm verlies aan expertise op het gebied van röntgenastronomie, omdat werkloze astronomen gedwongen worden het veld te verlaten, waardoor een enorme kloof ontstaat in ons vermogen om zelfs maar de wetenschap te doen die van Lynx en andere toekomstige observatoria wordt verwacht. . Zonder Chandra “is er weinig stimulans of toegankelijkheid om de komende tien jaar hoog energetisch werk te doen, wat het veld echt uitput en het moeilijk maakt om het momentum vast te houden in de wetenschap die we doen”, voegt Wong toe.

Om meer te weten te komen over de supernova-explosie, vergeleken wetenschappers het Webb-beeld van het ongerepte puin met röntgenkaarten van radioactieve elementen die in de supernova waren ontstaan.  Ze gebruikten NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR)-gegevens om radioactief titanium in kaart te brengen – nog steeds zichtbaar vandaag de dag – en Chandra om in kaart te brengen waar radioactief nikkel zich bevond door de locaties van ijzer te meten.  Radioactief nikkel vervalt tot ijzer.  Deze extra afbeeldingen tonen NuSTAR in blauw, Chandra in paars, Webb/Spitzer in goud en groen, en Hubble in geel.  Credit: Röntgenfoto: NASA/CXC/SAO, NASA/JPL/Caltech/NuStar;  Optisch: NASA/STScI/HST;  IR: NASA/STScI/JWST, NASA/JPL/CalTech/SST;  Beeldverwerking: NASA/CXC/SAO/J.  Schmidt, K. Arcand en J. Major
Om meer te weten te komen over de supernova-explosie, vergeleken wetenschappers het Webb-beeld van het ongerepte puin met röntgenkaarten van radioactieve elementen die in de supernova waren ontstaan. Ze gebruikten NASA’s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR)-gegevens om radioactief titanium in kaart te brengen – nog steeds zichtbaar vandaag de dag – en Chandra om in kaart te brengen waar radioactief nikkel zich bevond door de locaties van ijzer te meten. Radioactief nikkel vervalt tot ijzer. Deze extra afbeeldingen tonen NuSTAR in blauw, Chandra in paars, Webb/Spitzer in goud en groen, en Hubble in geel. Credit: Röntgenfoto: NASA/CXC/SAO, NASA/JPL/Caltech/NuStar; Optisch: NASA/STScI/HST; IR: NASA/STScI/JWST, NASA/JPL/CalTech/SST; Beeldverwerking: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt, K. Arcand en J. Major

Als wetenschappers zo toegewijd zijn aan het succes van deze missie, waarom zou NASA deze dan annuleren?

Chandra’s benarde situatie is een symptoom van een groter probleem: aanhoudende bezuinigingen op wetenschapsfinanciering in de Verenigde Staten, gedeeltelijk als gevolg van de Fiscal Responsibility Act van 2023 die de niet-defensie-uitgaven beperkte. Het budget van NASA werd in het begrotingsjaar 2024 met 2% verlaagd, een grote verandering ten opzichte van het recente verzoek van president Biden om hun financiering met 7% te verhogen. In wezen is het leiderschap van NASA gedwongen tussen een rots en een harde plek – wie zou willen kiezen tussen de ene ongelooflijke ontdekkingsmachine en een andere die bijna even verbazingwekkend is? “We erkennen dat we in een uitdagende budgetomgeving opereren, en we willen altijd zo veel mogelijk wetenschap doen”, aldus Mark Clampin, directeur van NASA Astrophysics.

Dit is ook niet de enige begrotingsdreiging waarmee de astronomie dit jaar wordt geconfronteerd. NASA’s Jet Propulsion Lab in Pasadena, CA werd in februari gedwongen grote ontslagen te plegen, en het zeer ambitieuze Mars Sample Return-programma (bedoeld om gesteenten verzameld door de Perseverance-rover, die zich momenteel op de Rode Planeet bevindt, terug naar huis op aarde te brengen) ondergaat grote herstructurering nadat de oorspronkelijke begroting als onrealistisch werd beschouwd. Zelfs astronomie op de grond wordt geconfronteerd met moeilijke keuzes, omdat de National Science Foundation nu gedwongen wordt te beslissen over één telescoop van de volgende generatie in plaats van de twee die oorspronkelijk gepland waren voor constructie.

Astronomie is echter slechts een fractie van de totale begroting van de VS, en veel mensen hopen op een toekomst waarin we meer van deze wetenschappelijke inspanningen kunnen financieren. “Wetenschap heeft zo’n absurd hoog nationaal en mondiaal rendement op investeringen dat je gemakkelijk kunt pleiten voor het hele ontdekkingsportfolio,” schreef Tremblay in een post op X. Astronomen hebben ook het belang benadrukt van astronomische missies voor het inspireren van de volgende generatie wetenschappers en om het publiek geïnteresseerd te houden in de wetenschap in het algemeen. ‘Het blijven opereren van Chandra zou symbool staan ​​voor een hernieuwde toewijding aan het stellen van grote doelen’, zegt astronoom Graham Doskoch van de West Virginia University. “Dat is een idee dat relevant is voor iedereen.”

Wat komt er daarna voor het grote röntgenobservatorium? NASA plant momenteel een “mini-review” om te beslissen hoe Chandra het beste kan worden beheerd onder de nieuwe budgetbeperkingen, idealiter in de hoop de activiteiten terug te schroeven zonder het programma volledig te sluiten. Ondertussen moedigen voorstanders van Chandra mensen aan om met hun regeringsvertegenwoordigers te praten, een gemeenschapsbrief te ondertekenen en het woord te verspreiden op sociale media met bronnen die beschikbaar zijn op de Save Chandra-website.

‘Wil je #SaveChandra? De manier waarop u dat met grote impact kunt doen, is door contact op te nemen met uw vertegenwoordigers en senatoren, ‘ schreef astronoom Laura Lopez op X. Op dit kritieke moment voor de toekomst van de astronomie zijn alle ogen nu gericht op het Congres om te zien hoe de begroting de komende maanden en jaren zal opschudden.