Kepleri supernoova 25 aasta jooksul

NASA Chandra röntgenobservatooriumi vaatluste põhjal kokku pandud klipp, kus on näha Kepleri supernoovajäänuki paisumist 25 aasta jooksul. Röntgenvaatlused pärinevad aastatest 2000, 2004, 2006, 2014 ja 2025. Video allikas: Röntgenkiirguses: NASA/CXC/SAO; nähtav valgus: Pan-STARRS

Kepleri supernoova on meie Linnutees viimasena silmaga näha olnud supernoova, mis muutus nähtavaks 1604. aasta oktoobris. Pealtnäha uue heleda tähe tekkimist öötaevasse kirjeldas detailselt toonane Saksa matemaatik ja astronoom Johannes Kepler oma 1606. aasta raamatus De Stella Nova in Pede Serpentarii (tõlkes: Uuest tähest Maokandja jalas).

Tänaseks arvatakse, et Kepleri supernoova kujutas endast valgeks kääbuseks kutsutud tähejäänuki plahvatust, peale seda kui selle mass suurenes kaaslaselt pärineva materjali arvelt kusagil 1,44 Päikese massini. Taolist massilimiiti kutsutakse selle avastaja Subrahmanyan Chandrasekhari järgi Chandrasekhari limiidiks*. Sama füüsiku järgi on nimetatud ka antud vaatlused teinud NASA röntgenobservatoorium.

Tänaseks on meist umbes 16 tuhande valgusaasta kaugusel asuvast supernoovast igasse suunda laiali lendav gaasipilv ehk supernoovajäänuk meie jaoks** paisunud umbes 23 valgusaasta laiuseks. Mõõtmised näitavad, et selle "alumine" serv paisub kiirusega kuni 6200 kilomeetrit sekundis ehk umbes 2 protsenti valguse kiirusest. Videos jäänuki ülemine serva kiirus on aga neli korda aeglasem, mis näitab, et sealne keskkond on tõenäoliselt tihedam. Sellisel kiirusel tähtedevahelise gaasiga kohtudes kuumutatakse materjal kümnete miljonite kraadide juurde ning see hakkab kiirgama röntgenkiirguses. Nähtavas valguses on Kepleri supernoova võrdlemisi tagasihoidliku välimusega.

Kepleri supernoova nähtavas valguses. Hubble kosmoseteleskoobi vahendusel.

*Kuna taolised valge kääbuse supernoovad (tüüp Ia) saavad alguse enam-vähem sama massiga valgetest kääbustest ning on seega enam-vähem sama heledad, saab neid väga edukalt kasutada väga suurte vahemaade ning universumi paisumiskiiruse mõõtmiseks.

**Kui jäänuk asub meist umbes 16 tuhande valgusaasta kaugusel, siis meie näeme seda sellisena nagu see oli 16 tuhat aastat tagasi. 

Chandra röntgenobservatooriumi eelarve hakkab kahanema

Märtsis ilmunud NASA eelarve 2025. aastaks näeb ette tõsiseid kärpeid Chandra röntgenobservatooriumi kuludele. Plaani kohaselt eraldatakse 2023. aastal 68,3 miljonit dollarit saanud projektile järgmisel aastal 42,1 miljonit, 2026. aastal 26,6 miljonit dollarit ning kümnendi lõpuks võib eelarve kahaneda vaid 5 miljoni dollarini aastas. Sisuliselt kahandatakse sellise plaaniga hetkel täies elujõus observatooriumi töö miinimumile. Arusaadavalt on see röntgenobservatooriumiga igapäevaselt töötavatele astronoomidele enam kui kurb uudis.

Chandra röntgenobservatooriumi näol on tegemist 1999. aastast Maa orbiidil tiirleva kosmoseteleskoobiga, mis nähtava ja sellega piirnevate lainepikkuste (UV, infrapuna) asemel püüab ja koondab röntgenkiirgust. Selleks kasutab Chandra (nimetatud India astrofüüsik Subrahmanyan Chandrasekhar järgi) 1,2 meetrise läbimõõduga niinimetatud Wolter tüüpi teleskoopi. Kuna röntgenkiirgus on kõrge energiaga, ei saa seda püüda traditsiooniliste peeglite abil, kuna kiired läheksid sellest lihtsalt läbi või neelduksid materjalis. Wolteri teleskoop kasutab kiirte püüdmiseks nendega väga madala nurga alla lihvitud kaht peeglit, mis painutavad röntgenkiirte teekonda vaid ainult riivamisi.

Chandra peeglid. Röntgenkiirte püüdmiseks peavad need olema peaaegu pikki vaatlussuunaga.

Chandra komplekteerimine. Teleskoop on kusagil bussi mõõtu.

Kuna Maa atmosfäär neelab röntgenkiirgust, saab sellises lainepikkuses kiirgust püüda vaid kõrgele küündivatelt õhupallidelt, sondrakettidelt või siis orbiidilt. Kuigi viimase poolesaja aasta jooksul on orbiidile saadetud mitmeid röntgenkiirguses töötavaid satelliite ja teleskoope, on Chandra neist kõigist kaugelt kõige tundlikum ja täpsem. Hetkeseisuga 2035. aastal orbiidile jõudma pidav Euroopa Kosmoseagentuuri röntgenteleskoop Athena peaks küll olema oluliselt tundlikum, kuid samas lahutusvõime osas jääks see Chandrale ikkagi tugevalt alla. Lisaks on Athena projekti omakorda läbimas kärpeid.

Chandra on osa NASA neljaliikmelisest nii-öelda suurte kosmoseobservatooriumide perekonnast, mille moodustasid algselt lisaks Chandrale Hubble kosmoseteleskoop, Spitzeri kosmoseteleskoop ja Comptoni gammaobservatoorium. Nähtava valgusega tegelev (ja seepärast ilmselt ka neist kõige kuulsam) Hubble on siiani töökorras ning 2027. aastal peaks orbiidile startima selle mantlipärija Nancy Grace Roman kosmoseteleskoop. Tegemist nii-öelda super-Hubblega, mis näeb universumit umbes sama teravalt kui Hubble, kuid on kusagil 100 korda laiema vaateväljaga. Tänaseks pensionile saadetud infrapunakiirguses töötava Spitzeri kosmoseteleskoobi mantlipärijaks ei ole miski muu kui James Webbi kosmoseteleskoop ning 2000. aastal tegevuse lõpetanud Comptoni asemel on NASAl 2008. aastal startinud Fermi gammakiirgusteleskoop. Lisaks peaks 2025. aastal orbiidile jõudma NASA Compton Spectrometer and Imager (COSI) teleskoop. Vaid Chandrale pole praeguse seisuga NASA planeerimas järeltulijat.

Tycho supernoovajäänuk. Supernoova nähti Maalt 1572. aastal.

Jupiter röntgenkiirguses. Eriti heledalt on näha selle poolustel esinevaid virmalisi.

Tuhandetest galaktikatest koosnevad Perseuse ja Neitsi galaktikaparved röntgenkiirguses näitavad, et sealne galaktikatevaheline ülikuum gaas on turbulentne. See võib seletada miks galaktikaparvedes leidub gaas nõnda visalt jahtub.

Crabi supernoovajäänuk (M1) röntgenkiirguses.

Kui vaadata seda nimekirja ja hiljutisi uudiseid eelarvekärbetest, siis näib tahtmatult, et NASA on jätmas vaatlevat röntgenastronoomiat unarusse. Miski, mis areneva teaduse vaatenurgast on enam kui veider. Arusaadavalt on universumi üha paremini mõistmiseks tarvis üha paremaid instrumente (või siis vähemalt olemasolevate instrumentide jätkuvat tööd), mis tooks endaga uusi andmeid ja avastusi.

Röntgenkiirgust evivad ülikuum gaas temperatuuriga miljon kuni sadu miljoneid kraade. See tähendab, et röntgenkiirguse abil saab uurida tähti, kaksiktähti, neutrontähti, supernoovajäänukeid, mustade aukude ümber tiirlevat materjali, galaktikaid ja nende parvi ümbritsevaid ülikuume gaasiümbriseid ning palju muud. Kuigi ilusaid pilte saab röntgenkiirguses harva, on tegemist tähtsa astronoomia haruga, ilme milleta jääb meie arusaamine universumist lünklikuks.