Das Schwarze Loch Sagittarius A* beeinflusst die Entstehung der Galaxie
Sagittarius A* ist ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie.
ohne Markenzeichen – Nachrichtenwert
Das Chandra-Röntgenobservatorium, eines von vier großen Weltraumteleskopen, die die NASA in den 1990er Jahren ins Leben gerufen hat, revolutionierte unser Verständnis des Universums von dem Moment an, als es zum ersten Mal mit der Aufzeichnung von Röntgenstrahlen begann – der Energie, die von extrem heißen Objekten abgegeben wird, etwa der Materie, die sich in Schwarz verwandelt Löcher. Wissenschaftler, die an dem Teleskop beteiligt sind, sind mittlerweile 25 Jahre alt und glauben, dass es ein weiteres Jahrzehnt halten kann.
Doch durch den Haushalt des Präsidenten für das nächste Jahr wurde der Finanzierungsantrag der NASA um fast 1 Milliarde US-Dollar gekürzt, was einer Kürzung von etwa 12 % entspricht. Die Raumfahrtbehörde stellte dann jedes Jahr nur einen Bruchteil dessen bereit, was für den Fortbestand von Chandra erforderlich war, und veranschlagte 41 Millionen US-Dollar für das kommende Jahr und 25 Millionen US-Dollar für das darauffolgende Jahr. Für den normalen Betrieb werden jährlich etwa 70 Millionen US-Dollar benötigt. Der Mangel würde das Teleskop lahmlegen und das Projekt ins Wanken bringen, ohne dass es genug wäre, um es überhaupt richtig abzuwickeln, sagen Astronomen.
„Dies ist ein herausforderndes Haushaltsumfeld, und das bedeutet, dass wir schwierige Entscheidungen treffen müssen“, sagte Mark Clampin, Direktor der Astrophysik-Abteilung im NASA-Hauptquartier, in einer E-Mail an USA TODAY. „Die NASA muss die Investitionen in zukünftige Missionen gegen einige unserer größeren Missionen im Rahmen erweiterter wissenschaftlicher Operationen abwägen.“
Von den vier großartigen Teleskopen, die die NASA in den 90er-Jahren ins Leben gerufen hat, sind zwei veraltet. Einer, der Hubble, brauchte eine Brille, läuft aber seitdem gut. Die Agentur werde in diesem Frühjahr eine Überprüfung sowohl für Hubble als auch für Chandra durchführen, um die „Kosten des wissenschaftlichen Betriebs für beide Observatorien“ zu senken, bevor sie über das weitere Vorgehen entscheidet, schrieb Clampin.
Der Astronom David Pooley, dessen Forschung auf dem Chandra basiert, ist mit der Vorstellung nicht einverstanden, dass das Teleskop seinen Nutzen verloren hat. Er verglich die Logik der NASA mit der Entscheidung, Ihr Kind nicht aufs College zu schicken, weil Sie nicht das Geld für das Flugticket haben, um es dorthin zu bringen.
Der Verlust von Chandra, sagte Pooley, Professor für Physik und Astronomie an der Trinity University in San Antonio, „wird katastrophal für die Röntgenastronomie sein.“
Chandra hat viele Erkenntnisse geliefert, darunter auch, wie supermassereiche Schwarze Löcher in derselben Galaxie koexistieren können, die Einsteins allgemeine Relativitätstheorie besagt, sodass die Raumzeit ein Kontinuum ist, und den ersten direkten Beweis dafür, dass der größte Teil der Materie im Universum „dunkel“ ist „ – nicht sichtbar, übt aber dennoch eine Anziehungskraft auf Galaxien und Gas aus.
Die Röntgenastronomie nutzt zur Erforschung des Kosmos das gleiche Licht, mit dem Ärzte in das Innere des Körpers blicken.
„Der Röntgenhimmel ist unglaublich dynamisch“, sagte Pooley. Anders als der Himmel, den wir sehen, der Nacht für Nacht gleich aussieht, „ist der Röntgenhimmel einfach gewalttätig, wechselhaft und aufregend.“
Das bedeute, dass es nicht vorhersehbar sei, sagte er.
Er sagte, eines der großartigen Dinge an Chandra sei, dass es in der Lage sei, auf aufregende Ereignisse umzuleiten, wenn sie auftauchen, wie etwa einen Ausbruch aus einem Schwarzen-Loch-Doppelsternsystem, was es Wissenschaftlern ermöglicht, die Dynamik in Aktion zu sehen und zu entschlüsseln, was vor sich geht.
„Ein großer Teil der Wissenschaft hängt davon ab, dass man in der Lage ist, auf eine Quelle zu schauen, wenn sie etwas Interessantes tut“, sagte Pooley und wies darauf hin, dass eine Kürzung des Budgets bereits im ersten Jahr die Flexibilität dazu eliminieren würde.
Das nächste Röntgenteleskop wird nach dem aktuellen Zeitplan der NASA erst 2032 startbereit sein. Und wenn es bis dahin eine Lücke gibt, wird es niemanden mehr geben, der über Fachkenntnisse in der Röntgenastronomie verfügt, sagte Pooley.
Wenn die Mission jetzt gestrichen wird, werden in diesem Jahr etwa 50 Astronomen ihren Job verlieren, aber noch wichtiger ist, dass die Studenten ihre Ausbildung im Bereich der Röntgenastronomie abbrechen werden, weil sie wissen, dass sie mindestens ein Jahr lang kein Teleskop haben werden, das sie nutzen können Jahrzehnt.
„Das ist die existenzielle Krise, mit der wir konfrontiert sind“, sagte Pooley. Um ein lebendiges Feld der Röntgenastronomie zu haben, seien sowohl eine Mission als auch Astronomen erforderlich, sagte er, und mit diesen Budgetkürzungen „wird es einfach keine Leute geben, die das können.“
Alterung im Weltraum
Wenn die NASA Missionen entwirft, betrachtet sie alles als Erfolg, das länger als fünf Jahre dauert.
Das erste seiner vier großen Observatorien war Hubble, das 1990 ins Leben gerufen wurde und das Spektrum elektromagnetischer Energiewellen im ultravioletten, sichtbaren und nahen Infrarotbereich wahrnehmen kann. Astronomen stellten schnell fest, dass der Hauptspiegel in der falschen Form poliert worden war. Glücklicherweise war seine Umlaufbahn so nah an der Erde, dass Astronauten mit dem Space Shuttle ihn bedienen konnten, und 1993 fügten sie ein externes Korrekturgerät hinzu, um seine Sicht zu klären.
An zweiter Stelle stand das Compton Gamma-Ray Observatory, das sich auf die Gamma- und Röntgenbereiche des Spektrums konzentrierte und von 1991 bis 1999 bestand. Das Spitzer-Weltraumteleskop wurde 2003 ins Leben gerufen und war der Infrarotastronomie gewidmet. Es wurde im Jahr 2020 deaktiviert, nachdem ihm das Kühlmittel ausgegangen war und es schließlich die Fähigkeit verloren hatte, mit der Erde zu kommunizieren.
Die Chandra wurde am 23. Juli 1999 an Bord des Space Shuttle Columbia gestartet – sie wird diesen Sommer 25 Jahre alt.
Clampin von der NASA bemerkte: „Chandra war ursprünglich für eine fünfjährige Mission konzipiert und ist nun seit fast 25 Jahren im Einsatz.“
„Der Weltraum ist eine raue Umgebung, die letztendlich die Lebensdauer einer Mission begrenzt“, sagte er. In einer Überprüfung im Jahr 2022 wurde empfohlen, den Betrieb bis 2025 aufrechtzuerhalten, es wurde jedoch festgestellt, dass dies mit zunehmendem Alter aufgrund der Schwierigkeiten bei der Bewältigung der Weltraumtemperaturen immer komplexer wurde.
Hubble hat, wahrscheinlich aufgrund seiner frühen Probleme, neben dem der NASA einen eigenen Posten im Bundeshaushalt und ist derzeit offenbar nicht von Budgetkürzungen betroffen.
Chandras Mitarbeiter dürfen nicht öffentlich über das Teleskop sprechen. Als Bundesangestellte könnten alle Äußerungen, die sie machen, als Lobbyarbeit betrachtet werden, was illegal wäre.
Letzten Monat unterzeichneten mehr als 700 Astronomen weltweit, darunter auch Nobelpreisträger Rainer Weiss, einen Brief, in dem sie das Teleskop verteidigten, und Pooley sagte, dass das Gebiet weiterhin auf das angewiesen sei, was es zu bieten habe. Sie hoffen, dass ihre Lobbyarbeit und öffentliche Unterstützung den Kongress dazu ermutigen werden, die Finanzierung wiederherzustellen.
„Ich stimme überhaupt nicht mit der Vorstellung überein, dass Chandra eine alte Nachricht ist“, sagte Pooley. „Es ist unser Flaggschiff und immer noch auf dem neuesten Stand.“
Verbundforschung
Das neue James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, das Anfang 2022 stationiert wird, wurde für die Zusammenarbeit mit Chandra entwickelt. Weltraumteleskope aus den USA und anderen Ländern arbeiten zusammen, um ein gemeinsames Bild des Universums zu erstellen.
Zusammen haben Webb und Chandra extrem weit entfernte, massereiche Schwarze Löcher geortet, sagte Pooley, was „ein grundsätzlich aufregendes Ergebnis ist, das viele Astronomen zum Grübeln bringt und zu der Erkenntnis führt, dass wir noch viel Arbeit vor uns haben, um unser frühes Universum zu verstehen.“ .”
In seiner eigenen Forschung, sagte Pooley, nutze er in Zusammenarbeit mit der Chandra optische Teleskope vom Boden und aus dem Weltraum, um Quasare – extrem helle, supermassereiche Schwarze Löcher im fernen Universum – und dunkle Materie zu verstehen, deren Anwesenheit eher durch ihre Schwerkraft als durch sie bestimmt wird das Licht, das es aussendet.
„Wenn wir die Verteilung der Dunklen Materie verstehen können, kann uns das helfen, Erkenntnisse darüber zu gewinnen, woraus sie besteht“, sagte er.
„Es sind all diese erstaunlichen Informationen und sie hängen absolut von etwas so Mächtigem wie Chandra mit dieser Art von Auflösung ab“, sagte Pooley. „Anders geht das nicht.“
Clampin von der NASA sagte, andere aktuelle und geplante Teleskope würden den Verlust von Chandra kompensieren.
Aber Forscher am Massachusetts Institute of Technology, von denen einige an Chandra beteiligt waren und andere nicht, schrieben in einer gemeinsamen Erklärung, dass es Jahrzehnte dauern wird, bis ein anderes Teleskop die Auflösung und Röntgenfähigkeit von Chandra hat.
„Ein vielseitiges Allzweck-Observatorium wie Chandra, das andere Instrumente mit Fähigkeiten ergänzt, mit denen kein anderes Röntgenteleskop mithalten kann, wird weiterhin wichtige Entdeckungen machen“, sagte der Forscher Hans Moritz Günther.
„Der astronomischen Gemeinschaft sind sicherlich nicht die Ideen für die Verwendung von (Chandra) ausgegangen“, fügte die Forscherin Catherine Grant hinzu.
Was Chandra bisher gezeigt hat
Bevor Chandra eingeschaltet wurde, wussten die Astronomen, dass es im Universum ein Hintergrund-„Brummen“ von Röntgenstrahlen gab, aber sie wussten nicht, warum. Auf den ersten Bildern, die vor 25 Jahren aus der äußeren Umlaufbahn zurückgesendet wurden, konnten sie erkennen, dass die Strahlen von bestimmten Punkten am Himmel kamen, die als Schwarze Löcher identifiziert wurden.
„Dunkle Materie neigt dazu, das Universum zusammenzuziehen, und dunkle Energie neigt dazu, es auseinanderzutreiben. Chandras immense Kraft hat entscheidende Beobachtungsdurchbrüche ermöglicht, die unser theoretisches Verständnis dieses kosmischen Kampfes vorantreiben“, heißt es auf der Website SaveChandra, die zur Verteidigung des Teleskops eingerichtet wurde .org.
Es war Chandra, der bestätigte, wann die ersten Gravitationswellen vom Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) erfasst wurden, ein Ereignis, das zu einem Nobelpreis führte und Einsteins Theorien ein für alle Mal bestätigte.
Dieses Ereignis im Jahr 2017 war das erste Mal, dass Astronomen über alle notwendigen Informationen verfügten, um Vorhersagen über die Verschmelzung von Neutronensternen und die Erzeugung von Gravitationswellen, gefolgt von Signalen in Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, optischem und infrarotem Licht, zu bestätigen.
„Das ist eine große Sache, weil es sich um einen völlig neuen Wissensstand handelt“, sagte der Astronom Daryl Haggard damals. „Diese Entdeckung ermöglicht es uns, diese Gravitationswellenquelle mit der gesamten übrigen Astrophysik, Sternen, Galaxien, Explosionen, wachsenden massiven Schwarzen Löchern und natürlich der Verschmelzung von Neutronensternen zu verknüpfen.“
Vor Jahrzehnten erregte der Astronom Carl Sagan die Fantasie der Öffentlichkeit, indem er beschrieb, dass das Universum – einschließlich der Erde und ihrer Bewohner – aus Sternenstaub bestehe.
Mit Chandra, sagte Pooley, könne er seinen Studenten die lebenswichtigen chemischen Elemente zeigen, die buchstäblich aus explodierenden Sternen herausgeblasen werden und sich über Raum und Zeit verteilen.
„Die Studenten sitzen einfach mit offenem Mund da“, sagte er. „Das ist nicht nur eine abstrakte Idee. Sie sehen, wie es vor ihren Augen geschieht.“
Karen Weintraub ist unter [email protected] erreichbar.