美国为什么又启用了20年前发射的一颗卫星？这颗卫星都干了啥？

2020年11月23日，美国宇航局钱德拉X射线天文台的高分辨率相机（HRC）正式恢复全面科学运行。这是在2020年8月首次检测到涉及逃生舱电子设备的异常情况之后发生的再一次重新启用。天文台管理团队在9月份将其切换到备用电子设备，并系统地研究了逃生舱在更新配置下的性能后，异常情况现已得到解决。

钱德拉X射线太空望远镜

首先我们来了解一下钱德拉X射线天文台是个什么东东？

钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory，缩写为CXO），也被称作钱德拉X射线太空望远镜，是美国宇航局（NASA）于1999年7月23日在哥伦比亚号航天飞机上发射的一颗X射线天文卫星。这颗卫星以美国籍印度裔物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡命名，属于美国宇航局大型轨道天文台计划中的的第三颗卫星。

钱德拉X射线太空望远镜主要被用来观测和捕获太空中的X射线。它兼具极高的空间分辨率和光谱分辨率，被认为是X射线天文学上具有里程碑意义的空间望远镜，标志着X射线天文学从测光时代进入了光谱时代。

哥伦比亚号航天飞机货舱内的钱德拉X射线天文台

因为太空中的各种物体都可以发出X射线，例如星系中心释放的物质射流，与冷气、黑洞和中子星相互作用的恒星风，以及超新星的剩余物。换句话说，钱德拉所观察的对象正是我们人类最为着迷的东西。

插播个脑补包：美国宇航局大型轨道天文台计划中的另外两颗卫星分别是-------①哈勃空间望远镜，缩写为HST，原名空间望远镜（ST），以美国天文学家埃德温·哈勃的名字命名，于1990年4月24日由发现号航天飞机发射升空，主要用于观测可见光和近紫外波段，1997年维修之后具备了近红外观测能力。

哈勃空间望远镜

②康普顿伽玛射线天文台，缩写为CGRO，原名伽玛射线天文台（GRO），1991年4月5日由亚特兰蒂斯号航天飞机搭载升空，工作在伽玛射线波段，也能扩展到硬X射线波段。因陀螺仪损坏，该卫星于2000年6月4日在人工引导下坠毁于太平洋。

康普顿伽玛射线天文台

在过去的21年里钱德拉X射线太空望远镜都干了哪些活呢？这里挑选几个比较炫的例子。

1.一颗垂死恒星中的宇宙紫水晶------IC4593行星状星云

在地球上，当熔岩中的气泡在适当的条件下冷却时，就会形成紫水晶。在太空中，一颗质量与太阳相似的垂死恒星，能够产生与这些美丽的宝石相差无几的结构。

IC4593行星状星云

当像太阳这样的恒星在燃料中运行时，它们会脱落外层，恒星的核心也会收缩。利用美国宇航局的钱德拉X射线天文台，天文学家在其中一颗即将到期的恒星的中心发现了一个超热气体气泡，这是我们银河系中一个名为IC4593的行星状星云。IC4593距离地球约7800光年，是钱德拉探测到的最远的行星状星云。

这张IC4593的新图像有来自钱德拉的紫色X射线，这让人联想到在全球各地的大地上发现的紫水晶的相似之处。钱德拉探测到的气泡来自被加热到超过一百万度的气体。这些高温很可能是由物质从恒星收缩的核心吹走并撞向先前被恒星喷射的气体中产生的。

这张合成图像还包含来自哈勃太空望远镜的可见光数据（粉红色和绿色）。哈勃图像中的粉红色区域是由氮、氧和氢组成的较冷气体的重叠发射，而绿色发射主要来自氮气。

IC4593是天文学家所称的“行星状星云”，这是一个听起来有欺骗性的名字，因为这类天体与行星无关。（这个名字是在大约两个世纪前被命名的，因为当用小型望远镜观察时，它们看起来像是一个行星的圆盘。）事实上，行星状星云是在一颗质量约为太阳的恒星内部收缩，外层膨胀冷却后形成的。以太阳为例，在未来数十亿年的红巨星阶段，它的外层可能延伸到金星的轨道。

除了热气外，本研究还发现了ic4593中心点状X射线源的证据。这种X射线发射的能量比热气泡高。点源可能来自丢弃外层形成行星状星云的恒星，也可能来自这个系统中可能的伴星。

2.评估老红矮星周围行星的可居住性

围绕着银河系中最丰富和持续时间最长的恒星运行的行星，可能没有先前想象的那么适合生命存在。

一项利用美国宇航局钱德拉X射线天文台和哈勃太空望远镜进行的新研究，研究了名为巴纳德星的红矮星，它的年龄约为100亿年，是目前太阳年龄的两倍多。红矮星比太阳要冷得多，质量也比太阳小得多，而且由于其燃料燃烧速度不如太阳快，因此预计寿命要长得多。巴纳德星是距离地球最近的恒星之一，距离地球只有6光年。

老红矮星

年轻的红矮星年龄不到几十亿年，被称为高能辐射源，包括紫外线和X射线的爆炸。然而，科学家们对红矮星在其生命后期释放出的有害辐射知之甚少。

新的行星在灼热的轨道上释放出25%的伤害，这是非常接近的结论。虽然它唯一已知的行星没有适宜居住的温度，但这项研究进一步证明红矮星可能对其行星上的生命构成严重挑战。

红矮星是种类最多的恒星，它们的小尺寸使它们有利于研究轨道行星。巴纳德之星是一个很好的案例研究，可以帮助我们了解更老的红矮星周围发生了什么。

超出太阳轨道的行星也被称为系外行星。到目前为止，已经确认了4000多颗系外行星，其中许多被确认是围绕红矮星运行的。了解是什么使行星适合居住是天文生物学领域的科学家感兴趣的，天体生物学研究生命如何起源于地球，以及它可能存在于太阳系内外的什么地方。

3.解密强大类星体喷流的配方

一些超大质量黑洞发射出强大的物质束或喷流，远离它们，而另一些则不然。天文学家现在可能已经找到了原因。

强大类星体喷流

钱德拉X射线天文台、欧空局的XMM牛顿、德国的伦琴卫星（ROSAT）、NSF的卡尔·G·詹斯基甚大阵列、斯隆数字巡天仪和其他望远镜的数据，研究人员已经研究了700多个类星体——快速成长的超大质量黑洞——以分离出决定这些黑洞发射喷流的因素。

来自超大质量黑洞的喷流可以向其周围环境注入大量能量，并强烈影响其环境的演化。此前，科学家们意识到一个超大质量黑洞需要快速旋转才能驱动强大的喷流，但并非所有快速旋转的黑洞都有喷流。

我们发现，超大质量黑洞是否有喷流还有另一个决定因素，那就是被磁场贯穿的黑洞日冕。没有在X射线中明亮的黑洞日冕，那就好像你没有强大的黑洞喷流。

研究专家发现了不同类星体在X射线和紫外光下的亮度之间的相关性，这与没有喷流的类星体所发现的非常相似。他们的结论是，喷射驱动类星体中的X射线发射也是由黑洞日冕产生的。

具有喷流的类星体中的X射线来自黑洞日冕，而不是喷流，这一发现挑战了35年来对这种辐射基本性质的思考，也为研究这些喷流的物理特性提供新的视角。

4.阿贝尔2744星系团

星系团是宇宙中最大的天体，在重力作用下聚集在一起。它们含有大量的过热气体，温度高达数千万度，在X射线中发出明亮的光，在星系之间可以观测到数百万光年。这张阿贝尔2744星系团的照片结合了钱德拉的X射线（漫反射蓝光发射）和哈勃望远镜（红、绿、蓝）的光学数据。

阿贝尔2744星系团

5.超新星1987A（SN 1987A）

1987年2月24日，南半球的观测者在附近的星系中看到了一个新的物体，叫做大麦哲伦云。这是几个世纪以来最明亮的超新星爆炸之一，很快被称为超新星1987A（sn87a）。钱德拉的数据（蓝色）显示了超新星冲击波的位置——类似于超音速飞机上的音爆——与周围物质相互作用，距离原始爆炸点约4光年。哈勃望远镜（橙色和红色）的光学数据也显示了环中这种相互作用的证据。

超新星1987A（SN 1987A）

6.螺旋星云

当像太阳这样的恒星耗尽燃料时，它膨胀，外层膨胀，然后恒星的核心收缩。这个阶段被称为“行星状星云”，天文学家预计我们的太阳将在大约50亿年后经历这一阶段。这张螺旋星云图片包含了来自美国宇航局斯皮策太空望远镜的红外数据（绿色和红色），来自哈勃的光学光（橙色和蓝色），来自美国宇航局的星系进化探测器（青色）的紫外线，以及钱德拉的X射线（显示为白色）显示了在星云中心形成的白矮星。这幅图像大约有四光年宽。

螺旋星云

7.车轮星系

这个星系像一个牛眼，这是恰当的，因为它的出现部分是由于一个较小的星系通过了这个物体的中心。剧烈的碰撞产生的冲击波席卷整个星系，并引发大量恒星形成。来自钱德拉（紫色）的X射线显示，最初由车轮星系承载的扰动热气体被碰撞拖拽了超过15万光年。哈勃望远镜的光学数据（红、绿、蓝）显示了碰撞可能触发恒星形成的地方。

车轮星系

8.M82星系

梅西耶82，或称M82，是一个朝向地球边缘的星系。这给天文学家和他们的望远镜提供了一个有趣的视角来观察这个星系经历恒星形成爆发时发生的事情。来自钱德拉的X射线（显示为蓝色和粉红色）显示，气体流出约2万光年长，由于不断的超新星爆炸，这些气体已经被加热到超过一千万度的温度。来自美国宇航局哈勃太空望远镜（红色和橙色）的光数据显示了这个星系。

M82星系

钱德拉现在已经进入了它的延长任务中，它的资金将持续到2025年，并且可以选择延长到2030年。