50 yıl önce, NASA’nın Kopernik’i uzay astronomisi için çıtayı belirledi

21 Ağustos 1972’de EDT sabah 6:28’de, zamanının en ağır ve en karmaşık uzay teleskobu olan NASA’nın Copernicus uydusu, şu anda Cape Canaveral Uzay Kuvvetleri İstasyonu olan Fırlatma Kompleksi 36B’den yörüngeye yükselirken gökyüzünü aydınlattı. , Florida.

Başlangıçta Yörüngeli Astronomik Gözlemevi (OAO) C olarak bilinen, zamanın modasında yörüngede bir kez OAO 3 oldu. Ama aynı zamanda Nicolaus Copernicus’un (1473-1543) doğumunun 500. yıldönümünü onurlandırmak için yeniden adlandırıldı. Polonyalı astronom, 1300 yıllık geleneği kırarak ve bilimsel bir devrimi tetikleyerek, Güneş’in Dünya yerine merkezi konumda olduğu bir güneş sistemi modelini formüle etti.

O zamanlar yörüngede dönen en büyük ultraviyole teleskobu ve aynı hizada dört X-ışını aletiyle donatılmış olan Copernicus, tartışmasız NASA’nın ilk özel çok dalga boylu astronomi gözlemeviydi. Bu, onu, gökyüzünü görünür, ultraviyole ve X-ışını ışığında izleyen NASA’nın Neil Gehrels Swift Gözlemevi gibi çalışan uyduların öncüsü yapar.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezinde Swift Baş Araştırmacısı S. Bradley Cenko, “İki uzay aracı da kurumsal bağlantıları paylaşıyor” diyor. “Goddard her iki görevi de yönetti ve Copernicus üzerindeki X-ışını deneyi, Swift’in Ultraviyole/Optik Teleskopu’na da katkıda bulunan University College London’daki Mullard Uzay Bilimleri Laboratuvarı tarafından sağlandı.”

Yörüngedeki bir teleskopu, dedektörlerin ışığını yakalamasına yetecek kadar bir yıldız üzerinde tutmayı öğrenmek, beklenenden çok daha zor oldu. O sırada Güneş’i incelemek için tasarlanan uyduların yerleşik bir avantajı vardı – güneş sisteminin en parlak nesnesini hedef aldılar. Copernicus, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü tarafından geliştirilen yeni bir atalet referans birimi (IRU) ile uçtu. IRU’daki jiroskoplar, hedef edinme sürecini hızlandırırken, diğer sistemler uyduyu kilitli tuttu. Görevin ilk 500 günüyle ilgili bir çalışmada, bir mühendis, IRU’nun Kopernik’i “sıkıcı bir operasyon” haline getirdiğini belirterek durumu özetledi.

NASA’nın ilk günlerinde gökbilimciler, yerden yapılamayan ultraviyole (UV) çalışmalarına olan ihtiyacı vurguladılar ve bu, OAO programının ana odak noktası haline geldi. Fırlatılan dört uydudan biri uzayda üç gün kaldıktan sonra başarısız oldu ve diğeri yörüngeye hiç ulaşamadı. 1968’de piyasaya sürülen ve Stargazer adlı OAO 2, belirli moleküllerin ve atomların UV parmak izlerini ortaya çıkarmak için dalga boylarını bir gökkuşağı gibi yayan düşük çözünürlüklü yıldız spektrumları da dahil olmak üzere yıllarca gözlemler sağladı. Copernicus daha da derine indi ve bazı dalga boylarında 200 kata kadar daha iyi ayrıntıyla spektrumları yakaladı.

“Bu görev, UV’deki birçok yıldızın yüksek çözünürlüklü spektrumlarını elde etti ve uzun yıllar boyunca ulaşılan en kısa dalga boylarında bilgi sağladı.” yazdı Nancy Grace Roman, NASA Genel Merkezi, Washington’daki Uzay Bilimleri Ofisi’nin ilk astronomi şefi ve Kopernik’in program bilimcisi. Görev sırasında Roman, şimdi NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu olarak bilinen Büyük Uzay Teleskobu projesinin arkasındaki itici güçlerden biri oldu. Aynı zamanda NASA’nın birkaç yıl içinde uçması beklenen Roma Uzay Teleskobu’nun da adaşı.

Copernicus’taki birincil araç, Hubble’ın boyutunun yaklaşık üçte biri kadar 32 inç (0,8 metre) bir ayna kullanarak UV ışığını yakalayan Princeton Deney Paketi idi. New Jersey’deki Princeton Üniversitesi’nden Lyman Spitzer Jr. tarafından yönetilen alet, yıldızlararası gaz ve sıcak yıldızların iyonize çıkışları hakkında bir bilgi hazinesi üretti. İlk hedefi, kısmen yıldızlararası bir bulut tarafından örtülen Zeta Yılancı adlı bir yıldız, hidrojen moleküllerinden güçlü bir absorpsiyon gösterdi. Düzinelerce başka yıldızdan yapılan ölçümler, gaz bulutlarındaki hidrojenin çoğunun bu biçimde var olduğunu öngören bir teoriyi doğruladı.

1946’da Spitzer, yörüngede dönen büyük bir teleskopla mümkün olabilecek bilim türleri hakkında spekülasyon yapmaya başladı ve daha sonra Hubble’ın gelişimi için katalizör oldu. NASA’nın 2003’ten 2020’ye kadar çalışan ve diğer kaynakların yanı sıra yıldızların doğduğu soğuk bulutları araştıran Spitzer Uzay Teleskobu, onuruna seçildi.

NASA, Kopernik için cihaz önerilerini değerlendirirken, yalnızca bir gök cismi olan Güneş’in X-ışınları yaydığı biliniyordu. Bu, 1962’de değişti. Daha sonra Cambridge, Massachusetts’te bulunan American Science and Engineering Inc.’de Riccardo Giacconi liderliğindeki bir araştırma ekibi, yörünge altı bir roket üzerinde yeni X-ışını dedektörlerini uçurarak, güneş sisteminin ötesindeki ilk X-ışını kaynağını keşfetti. Akrep X-1. Ek uçuşlar, uzun süredir şüphelenilen ve şimdi yıldız kütleli bir kara deliğe ev sahipliği yaptığı bilinen Cygnus X-1 de dahil olmak üzere daha fazla kozmik kaynağı ortaya çıkardı.

Bu buluşla Giaconni, X-ışını gökyüzünü haritalamaya adanmış ilk uyduyu önerdi. 1970 yılında fırlatılan ve üç yıl boyunca faaliyet gösteren NASA’nın Uhuru uydusu 300’den fazla kaynağı haritaladı, birçoğunun nötron yıldızları veya yıldız arkadaşlarından gaz akışıyla beslenen kara delikler olduğunu gösterdi ve galaksi kümelerindeki sıcak gazdan gelen X-ışınlarını keşfetti. Giaconni daha güçlü X-ışını uyduları önermeye devam edecekti – NASA’nın 1978’den 198’e kadar işletilen Einstein Gözlemevi ve NASA’nın şu anki X-ışını amiral gemisi, 1999’da başlatılan Chandra X-ışını Gözlemevi.

Copernicus’taki X-ışını deneyi, Londra Üniversitesi Koleji’nden Robert Boyd tarafından yönetildi ve üç X-ışını teleskopu önemli zorluklar yaşadı. Daha uzun dalgaboylu dedektörler, beklenmedik şekilde yüksek düzeyde arka plan radyasyonu ile dolup taştı. Dünya’yı çevreleyen, kuyruklu yıldız şeklindeki hidrojen atomlarından oluşan geniş bir buluttan geldiği kanıtlandı. jeokorona, bu uzak ultraviyole güneş ışığını saçar. Daha sonraki cihazlar UV’yi emecek, ancak X-ışınlarının geçmesine izin verecek şekilde ayarlanmış bir filtre ekledi.

Haziran 1973’te Goddard’daki bilim adamları, X-ışını teleskoplarındaki bir deklanşörle ilgili bir sorun fark ettiler. Cihaz, X-ışınlarının dedektöre ulaşmasını periyodik olarak engellemek için kullanıldı, böylece bilim adamları yörüngenin farklı bölümlerindeki yüklü parçacıklardan gelen değişen arka plan radyasyonunu izleyebildiler. Artık çalışması tereddütlü hale gelmişti. Deklanşörün kalıcı olarak kapalı konumda kalabileceği endişesiyle, enstrüman ekibi onu kullanmayı bırakmaya karar vermişti. Ama son bir komut bunu başardı – ve yapışkan kepenk kapanarak aletleri kör etti.

Teleskoba bağlı olmayan dördüncü bir dedektör, görev süresince çalışmaya devam etti. Bu X-ışını sayacı, geniş bir görüş alanı üzerindeki radyasyonu 1 ila 3 angstromdan ölçtü – 2.5 x 3.5 derece, dolunayın görünen alanının yaklaşık 40 katı.

X-ışını deneyi, X Persei de dahil olmak üzere birkaç uzun dönemli pulsar keşfetti. Pulsarlar – tipik olarak dönen nötron yıldızları – Kopernik’in fırlatılmasından beş yıl önce keşfedilmişti. Bu nesneler, her döndüklerinde, genellikle saniyede on ila binlerce kez, yönümüzde bir radyasyon ışını sallarlar. Garip bir şekilde, X Persei pulsarı, dönüş başına yavaş bir şekilde 14 dakika sürer.

Copernicus, pulsarların ve diğer parlak kaynakların uzun süreli izlemesini gerçekleştirdi ve yakın bir ikili sistemde beyaz cüce üzerinde bir patlama olan Nova Cygni 1975’i gözlemledi. Deney, muhtemelen yıldızdan uzaklaşan gazdaki soğuk, yoğun kümelerin neden olduğu, Cygnus X-1’de X-ışını absorpsiyonunda ilginç düşüşler keşfetti. Uydu, yaklaşık 12 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan karadelikle çalışan gökada Erboğa A’dan çeşitli X-ışınları kaydetti.

Copernicus, 1981’de emekli olmadan önce 8.5 yıl boyunca UV ve X-ışını gözlemlerini geri verdi ve bugün hala Dünya’nın yörüngesinde. Daha gelişmiş gözlemevleri, özellikle de Einstein ve 1978’de başlatılan ve yaklaşık 19 yıl boyunca çalışan Uluslararası Ultraviyole Gezgini ortaya çıktıkça, uzay astronomisinin merkezinden ayrıldı. Kopernik gözlemleri 650’den fazla bilimsel makalede yer almaktadır. Cihazları, Amerika Birleşik Devletleri ve diğer 13 ülkede 160’tan fazla araştırmacı tarafından hedeflenen yaklaşık 450 benzersiz nesneyi inceledi.