近期发表于《地球物理研究杂志》（Journal of Geophysical Research）的一项研究中，天文学家利用钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory，缩写为CXO），首次探测到了来自天王星的X射线，数据主要来源于钱德拉望远镜2002年和2017年的观测。
将钱德拉望远镜2002年探测到的X射线数据（粉红色部分），叠加到凯克望远镜拍摄的光学照片中得到的图像 来源：NASA
CXO是美国国家航空航天局（NASA）大型轨道天文台计划（Great Observatories）的4台大型空间望远镜之一，以提出了白矮星理论的物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡命名，兼具极高的空间分辨率和谱分辨率。
CXO艺术概念图
CXO原计划执行5年观测任务，但至今未“退役”，且仍将继续运行8~10年。直到今天，它依然是历史上最强大的X射线望远镜。
二十三年磨一剑
1962年，里卡尔多·贾科尼和他的团队第一次发现了来自太阳系外的X射线源。9个月后，团队向NASA提交了一份关于“太阳系外X射线天文学实验项目”的计划书。
1976年，里卡尔多·贾科尼和哈维·塔南鲍姆提交了“研发1.2米X射线望远镜国家空间天文台”的初步提案，该计划后来更名为AXAF，最终被命名为钱德拉X射线天文台。里卡尔多·贾科尼在史密松天体物理台领导了第一个AXAF科学团队。
他们当时预计它将于1982年年底发射，任务期限为10年。而事实上，从最初提出设想到任务发射成功，相隔了23年。
1978年，美国发射了第一颗安装有掠射望远镜的X射线卫星——爱因斯坦天文台，这也是第一颗对银河系内外的X射线源都能进行成像的卫星，为CXO的研制积累了经验。
爱因斯坦天文台拍摄的蟹状星云和位于其中心的脉冲星的图像
20世纪80年代和90年代，CXO的研制工作一直在进行。
1989年，AXAF研制了两台原型望远镜，其中第二台——TMA-2创纪录地超出了所要求的指标。
TMA-2原型望远镜
1992年，为了削减预算，AXAF任务被重新设计为两个独立的航天任务（AXAF-I和AXAF-S）。
AXAF-I将发射4对嵌套的镜面，而不是原计划的6对镜面，较重的仪器微热量计被移除，成像仪也被减为2个。AXAF-S是一项规模较小的伴飞任务，后被取消。
1993年，AXAF-I的轨道计划改为高地球轨道，最远距离达到地月距离的1/3。这一调整虽然可以避开地球辐射带的影响，大大提高了观测效率，但也意味着，若发生任何故障，宇航员无法对其进行维修。
1996年，钱德拉的飞行镜面已经完成，将进入测试和校准阶段。望远镜的性能比预期更好。
历经多次延迟发射后，1999年7月23日，哥伦比亚号终于将CXO送入太空。
CXO搭载在哥伦比亚号航天飞机上发射升空
8月26日，CXO“睁开眼睛”后首先看到的是仙后座A超新星爆发后形成的幽灵残骸般的遗迹。
这是它第一次真正的科学观测任务，20多年后，它仍在不断刷新我们对宇宙的认知。
CXO“第一眼”看到的仙后座A
见证恒星诞生
CXO具有独特而创新的镜面以及灵敏的探测器，就像一个时间机器，用最灵敏的X射线“眼睛”注视着初生的恒星。
CXO有助于了解年轻恒星的X射线如何影响其行星形成，以及更成熟的恒星如何影响其行星，还揭示了巨行星可能会反过来影响它们的中心恒星。
2003年，CXO在猎户星云探测到1000多颗恒星，其中28颗具有X射线爆发，这些恒星的年龄在100万～1000万年之间。综合X射线和红外数据，天文学家对不同质量恒星周围物质盘的寿命有了初步的了解。
猎户星云，明亮的点状光源是CXO捕捉到的新形成的恒星
作为银河系最近的星系邻居之一，小麦哲伦云为研究遥远星系的天文现象提供了绝好的机会。正是在观测NGC602星云时，CXO首次探测到银河系外与太阳质量相似的年轻恒星发出的X射线。
位于小麦哲伦云中的NGC602星云，包含一个恒星形成区
同样是在CXO的帮助下，科学家可能已经在杜鹃座47中发现了恒星和黑洞之间最近的轨道。
杜鹃座47，是一个球状星团
目睹恒星死亡
每隔50年左右，银河系中就有一颗大质量恒星死亡，产生超新星爆发。
超新星爆发是宇宙中最剧烈的事件之一，超新星爆发也是向银河系播撒碳、氮、氧、硅和铁等元素的主要方式。
恒星爆炸概念图
许多超新星遗迹会一直辐射出最强的X射线，而难以被其他类型的望远镜探测到。借助CXO，我们对恒星如何庄严地结束它们的生命产生了革命性的理解，这是它最伟大的科学遗产之一。
超新星爆发后通常会留下一种密度极高的天体——中子星，如果两颗中子星靠得很近，它们的轨道就会缩小，直到合并，产生引力波。
2017年8月17日，激光干涉引力波观测台（LIGO）探测到一起引力波事件GW170817，此后的很长时间中，天文学家一直在利用CXO的数据研究它。
引力波事件GW170817
凭借CXO的高分辨率设备，他们发现超新星爆发时的温度非常高，足以产生重元素，而这些元素的分布不是对称的，他们还观测到了超新星的物质与弥漫星际介质的相互作用。
有时候，天文学家也可以综合对某个超新星遗迹的许多观测来逆向追踪其膨胀过程，进而搞清楚这颗爆炸的恒星是否有一颗伴星向它输送物质。在对第谷超新星遗迹的研究中，天文学家便发现了部分超新星物质被一颗伴星遮挡而产生的“阴影”。
第谷超新星遗迹
探索星系内部
星系是由恒星、气体、尘埃和暗物质在引力作用下聚集在一起的系统。
宇宙中的星系，形状、大小各不相同：有小的不规则的矮星系，有宏伟的旋涡星系，还有椭圆星系。
天文学家利用CXO来研究星系的行为以及星系的内部情况。CXO研究过的最重要的星系之一是我们的银河系，让我们看到了银河系完全不同的面孔，也让我们见识到了各种不同结构的星系。
银河系中心
在椭圆星系和旋涡星系中，CXO的探测数据为我们提供了恒星演化末期的图像。在这些恒星演化末期，超新星将气体加热到数百万摄氏度，引力将天体拉得更紧，从而形成中子星和黑洞。
Arp147星系，由一对相互作用的星系组成，旋涡星系（右侧）与椭圆星系（左侧）碰撞触发了恒星形成的波浪，从而出现了包含大量年轻恒星的蓝色光环
2001年，CXO对合并星系NGC6240进行观测时，发现其中心有两个活跃的巨型黑洞，两者仅相距3000光年，这是首次拍摄到超大质量黑洞双星的影像。在过去的3000万年里，它们一直呈螺旋状彼此靠近，最终可能会相互靠近并合并成一个更大的黑洞。
合并星系NGC6240
关于引力，最极端的例子体现在大多数星系中心深处，那里潜伏着超大质量黑洞。大量的尘埃和气体围绕在超大质量黑洞周围，当这些气体被吸入黑洞时会被加速和加热，从而可以在X射线波段和其他波段产生巨大的能量，并改变整个星系的外观。
投入使用后几个月，CXO第一次明确地探测到来自银河系中心超大质量黑洞人马座A*的X射线辐射。
此后，CXO对人马座A*进行了周期性的监测，并多次捕捉到它的耀斑，还发现了超过2000个其他X射线源，以及温度高达2000万摄氏度的巨大气体团。这些巨大气体团表明，在过去1万年中，黑洞附近曾发生过几次巨大的恒星爆炸事件。
人马座A*
证实暗物质的存在
星系团含有3种主要成分：数百或数千个包含恒星、行星、尘埃和气体的星系；弥漫在星系间的巨大的热气体云；一种迄今为止只能通过其引力效应才能被探测到的未知物质——暗物质。
CXO可以帮助天文学家研究星系团中热气体储存库的细节，从而揭示由巨型黑洞驱动的强大爆发现象的秘密，也为我们了解宇宙的起源、演化和命运提供了重要线索。
武仙座A，CXO的数据展示了一个巨大的超热气体云
“看到”暗物质的方法是研究由小型星系团碰撞并合而成的巨型星系团。CXO最负盛名的是图像之一——子弹星系团（1E0657-56），为暗物质的存在提供了直接的证据。
2004年得到的这一图像中，天文学家在两个星系团的激烈碰撞中捕捉到了暗物质与热气体撕裂的过程。根据对子弹星系团的观测，科学家还得以进一步了解暗物质的特性，即暗物质团块之间可以不受影响地彼此穿过。
子弹星系团
CXO带来的科学探索是前所未有的，如今研究的一些重要科学问题在它最初设计开发的时候甚至都没有被发现。
CXO是这样一个科学与工程有机结合的神奇工具，它能够帮助我们理解这些新出现的和不断发展的天体物理学领域，这是对那些构思和建造钱德拉X射线天文台的人最好的致敬。
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