Sondażowy start rakiety.(Credit: NASA)

Badanie obiektów astronomicznych przy najwyższych energiach promieniowania rentgenowskiego i gamma rozpoczęło się we wczesnych latach sześćdziesiątych. Wcześniej naukowcy wiedzieli, że Słońce jest intensywnym źródłem w tych zakresach fal, ale nie obserwowali innych obiektów w promieniowaniu rentgenowskim. Atmosfera Ziemi pochłania większość promieniowania rentgenowskiego i gamma, dlatego potrzebne były loty rakietowe, które mogłyby wynieść ładunki naukowe ponad ziemską atmosferę. Pierwszy lot rakiety, w którym udało się wykryć kosmiczne źródło emisji promieniowania rentgenowskiego, został wykonany w 1962 roku przez grupę z American Science and Engineering (AS&E), w skład której wchodzili naukowcy Riccardo Giacconi, Herb Gursky, Frank Paolini i Bruno Rossi. W tym locie rakiety użyto małego detektora promieniowania rentgenowskiego, który znalazł bardzo jasne źródło, nazwane Scorpius X-1. (Nazwano je tak, ponieważ było to pierwsze znalezione źródło promieniowania rentgenowskiego, które pojawiło się na niebie w gwiazdozbiorze Skorpiona).

W latach 70. ubiegłego wieku, dedykowane astronomiczne satelity rentgenowskie, takie jak Uhuru, Ariel 5, SAS-3, OSO-8 i HEAO-1, rozwinęły tę dziedzinę nauki w zdumiewającym tempie.

Naukowcy wysunęli hipotezę, że promieniowanie rentgenowskie pochodzące z gwiezdnych źródeł w naszej galaktyce pochodzi głównie z tak zwanych „rentgenowskich układów podwójnych”. Bliźniaki rentgenowskie składają się z gwiazdy neutronowej w układzie podwójnym z normalną gwiazdą. Promieniowanie rentgenowskie w tych układach pochodzi od materii przemieszczającej się od normalnej gwiazdy do gwiazdy neutronowej w procesie zwanym akrecją.Binarna natura układu pozwoliła astronomom zmierzyć masę gwiazdy neutronowej. W przypadku innych układów wnioskowana masa obiektu emitującego promieniowanie rentgenowskie potwierdzała tezę o istnieniu czarnych dziur, ponieważ były one zbyt masywne, aby mogły być gwiazdami neutronowymi. Inne układy wykazywały charakterystyczny impuls promieniowania rentgenowskiego, podobnie jak pulsary w reżimie radiowym, co pozwoliło na określenie prędkości wirowania gwiazdy neutronowej. W rzeczywistości, niektóre z nich pojawiały się na niebie, pozostawały jasne przez kilka tygodni, a następnie ponownie znikały z pola widzenia. Takie źródła nazywane są transjentami rentgenowskimi.

Artystyczna koncepcja rentgenowskiego układu podwójnego.(Credit: NASA/GSFC)

Wewnętrzne regiony niektórych galaktyk również emitują promieniowanie rentgenowskie.Uważa się, że emisja promieniowania rentgenowskiego z tych aktywnych jąder galaktyk pochodzi z ultrarelatywistycznego gazu znajdującego się w pobliżu bardzo masywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Wreszcie, stwierdzono istnienie rozproszonej emisji promieniowania rentgenowskiego na całym niebie.

Badania astronomii rentgenowskiej były kontynuowane przez wiele satelitów, które były aktywne od lat 80-tych do początku XXI wieku: seria HEAO, EXOSAT, Ginga, RXTE, ROSAT, ASCA, jak również BeppoSAX, który wykrył pierwszy rozbłysk po wybuchu promieniowania gamma (GRB).

Jedną z misji rentgenowskich, która nadal przyczynia się do zwiększenia ilości danych dostępnych dla badaczy, jest Chandra X-ray Observatory (CXO), obecnie flagowa misja NASA w dziedzinie astronomii rentgenowskiej. Zostało ono uruchomione w lipcu 1999 r. i ma za zadanie wykrywać promieniowanie rentgenowskie z bardzo gorących, wysokoenergetycznych regionów Wszechświata, takich jak gromady galaktyk, materia otaczająca czarne dziury i gwiazdy, które eksplodowały.

Artystyczna koncepcja Suzaku na orbicie.(Credit: JAXA)

Inną aktualną misją rentgenowską jest Suzaku, która została uruchomiona przez Japonię w lipcu 2005 roku. Została ona opracowana wspólnie przez Instytut Nauk Kosmicznych i Astronautycznych Japońskiej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (JAXA) oraz Goddard Space Flight Center NASA.

Europa również ma swój udział w obserwacji promieniowania rentgenowskiego, w postaci misji Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) X-ray Multi-Mirror Mission, zwanejXMM-Newton.Podobnie jak Chandra, została ona wystrzelona w 1999 roku. Podobnie jak Chandra, została wystrzelona w 1999 roku i była wykorzystywana do obserwacji ultraluminarnych źródeł promieniowania rentgenowskiego oraz poszukiwania dowodów na istnienie średnio masywnych czarnych dziur.

Najnowszą misją rentgenowską jest NuSTAR, która jest przeznaczona do obserwacji twardego promieniowania rentgenowskiego (promieniowanie rentgenowskie o wyższej energii niż to, które może być obserwowane przez inne orbitujące teleskopy rentgenowskie). NuSTAR będzie poszukiwał czarnych dziur i innych zapadających się gwiazd w naszej galaktyce, mapował materiał w młodych pozostałościach po supernowych i badał relatywistyczne dżety w aktywnych jądrach galaktyk.

Artystyczna koncepcja NuSTAR na orbicie.(Credit: NASA/JPL-Caltech)

Dane z tych satelitów nadal pomagają nam zrozumieć naturę tych źródeł i mechanizmy, dzięki którym emitowane jest promieniowanie rentgenowskie i gamma. Zrozumienie tych mechanizmów może z kolei rzucić światło na fundamentalną fizykę naszego wszechświata. Patrząc w niebo za pomocą instrumentów wykorzystujących promieniowanie rentgenowskie i gamma, zbieramy ważne informacje, próbując odpowiedzieć na pytania, jak zaczął się wszechświat i jak ewoluuje, a także uzyskać wgląd w jego ostateczny los.

Zaktualizowano: Wrzesień 2013 r.