The Making of the Chandra X-ray Observatory: the Project Scientist's Perspective
Martin C. Weisskopf
本文从个人的角度回顾了钱德拉X射线天文台的发展历史。这一审查必然有偏见，并受到篇幅的限制，因为它试图涵盖近50年的时间跨度。
We review the history of the development of the Chandra X-ray Observatory from our personal perspective. This review is necessarily biased and limited by space since it attempts to cover a time span approaching 5 decades.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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The Chandra X-Ray Optics
科学的重大进步总是发生在仪器技术水平显著提高的时候。美国宇航局的钱德拉X射线天文台代表了这样的进步。钱德拉于1999年7月发射升空，是一个天文台，旨在研究各类天体的X射线发射-从彗星、行星和正常恒星到类星体、星系和星系团。这个天文台的核心是精密的X射线光学系统，它对钱德拉的杰出成功至关重要，与其前身相比，它的角分辨率提高了一个数量级。钱德拉任务现在进入了第13个年头。鉴于天文台的设计是为至少3年的运作证明了其强大的和经过深思熟虑的设计。我们回顾了非凡的望远镜的设计和建造，介绍了它在天文学和天体物理学中的应用，并对未来进行了推测。
Using ACIS on the Chandra X-ray Observatory as a particle radiation monitor
先进的CCD成像光谱仪（ACIS）是钱德拉X射线天文台的两个焦平面仪器之一。在最初的辐射带通过期间，暴露的ACIS遭受了被捕获的软质子从X射线望远镜的反射镜散射的严重辐射损伤。这种损坏的主要影响是增加了ACIS 8前照式CCD的电荷转移效率（CTI）。随后，钱德拉小组实施了在高辐射事件期间将货物预报信息系统从望远镜焦点上移开的程序：在辐射带过境期间的计划保护;由机载辐射监测器触发的自主保护;以及根据对空间气象条件的评估进行人工干预。然而，随着钱德拉的多层绝缘老化，高温降低了机载辐射监测器的有效性。在这里，我们调查使用ACIS CCD本身作为辐射监测器。我们探索了10年的数据库，以评估CCD的粒子辐射的响应，并比较这种响应与其他辐射数据和环境模型。
The Advanced CCD Imaging Spectrometer on the Chandra X-ray Observatory: twenty-five years of on-orbit operation
本文回顾了Chandra X射线天文台ACIS仪器25年在轨运行情况，分析了辐射和老化等因素对其性能的影响，指出性能变化可控且未限制寿命，并为未来仪器设计总结了经验教训。
Using ACIS on the Chandra X-ray Observatory as a particle radiation monitor II
高级CCD成像光谱仪是钱德拉X射线天文台的一种仪器。CCD容易受到辐射损伤，特别是辐射带中的软质子和太阳风暴。钱德拉小组实施了在高辐射事件期间保护货物预报信息系统的程序，包括由机载辐射监测器触发的自动保护。温度升高降低了机载监测器的有效性。货物预报信息系统小组开发了一种算法，利用CCD本身提供的数据来探测高辐射期，目前该仪器上正在使用一个飞行软件补丁来应用这一算法。在本文中，我们探讨了ACIS响应粒子辐射通过比较一些外部措施的辐射环境。我们希望更好地理解算法的效率作为粒子的通量和光谱以及辐射事件的时间剖面的函数。
Search for extended sources in the images from Chandra X-ray Observatory Advanced CCD Imaging Spectrometer
我们提出了一个方便的工具（ChaSES），它允许在钱德拉X射线天文台先进的CCD成像光谱仪（ACIS）图像中搜索扩展的结构。该工具依赖于DBSCAN聚类算法来检测与背景相比光子密度过高的区域。在这里，我们描述了我们在GitHub上公开提供的工具的设计和功能。我们还在线提供了大量的实例，将其应用于实际数据。
Public engagement as a scientific tool to implement multi-messenger strategies with the Cosmic-Ray Extremely Distributed Observatory
宇宙射线极端分布式观测站（CREDO）利用从深空寻找粒子级联作为一种独特的“自下而上”的科学研究方法的载体。通过让所有年龄段的非专业公众作为“公民科学家”参与进来，我们为个人的终身学习以及机构之间的合作和共享共同教育工具创造了机会。这些公民科学家的发现将直接投入到以宇宙射线团（CRE）为导向的开创性新科学研究领域。这些粒子群的探测（或未探测）有望为探索我们的宇宙开辟一种新的方法，并在多信使阶段开辟一条面向天文和地理调查的新渠道。这将为跨学科研究创造的机会对个人、机构网络以及专业科学家和科学爱好者的全球社区都是重要和有益的。
The Chandra X-Ray Observatory: Progress Report and Highlights
在过去的13年里，钱德拉X射线天文台提供高分辨率X射线图像和光谱的能力使其成为21世纪天体物理研究中最通用和最强大的工具之一。钱德拉探索宇宙中炽热的X射线发射区域，观测通量跨越10个数量级的源，从最亮的X射线Sco X-1到钱德拉深场南方调查中最暗的源。由于其持续的运行寿命，钱德拉任务现在还提供了一个长期的观测基线，这本身就开辟了新的研究机会。此外，过去几年的观测加深了我们对超大质量黑洞与星系协同演化、黑洞吸积细节、暗能量与暗物质本质、超新星及其祖先细节、中子星内部、大质量恒星演化、以及原行星状星云的高能环境，甚至系外行星与其恒星的相互作用。在这里，我们更新的技术状况，突出一些科学成果，并非常简要地讨论未来的前景。我们深信天文台在未来的日子里，会继续提供卓越的科学成果。
XIM: A virtual X-ray observatory for hydrodynamic simulations
我们提出了一个描述的公共代码XIM，一个虚拟的X射线天文台。XIM可用于将天体物理对象的流体动力学模拟转换为虚拟X射线观测，以便与观测结果直接比较，并使用标准X射线分析工具进行后处理，这些天体包括大尺度结构、星系团、星系群、超新星遗迹和类似的扩展天体。默认情况下，XIM模拟钱德拉和国际X射线天文台（IXO），但可以适应任何用户指定的望远镜参数和仪器响应。XIM应用的例子包括来自星系团中AGN反馈的模拟X射线腔的虚拟钱德拉成像，星系团速度场的运动学映射（例如，由于合并或活动星系核反馈），以及来自空间等离子体的多相、多温度光谱的详细光谱建模。
Beyond Chandra - the X-ray Surveyor
在过去的16年里，美国宇航局的钱德拉X射线天文台以其半弧秒的角分辨率为探索宇宙提供了无与伦比的手段。钱德拉的研究加深了我们对星系团、活动星系核、星系、超新星遗迹、行星和太阳系天体的理解，几乎涵盖了天文学和天体物理学当前感兴趣的所有领域。当我们超越钱德拉，很明显，相当或更好的角分辨率与大大增加的光子吞吐量是必不可少的，以解决更苛刻的科学问题，如形成和随后的增长黑洞种子在非常高的红移;出现的第一个星系团;和反馈的细节在很大范围内的尺度从星系到星系团。最近，美国航天局马歇尔空间飞行中心与史密森天体物理观测站一道，开始了一项名为“X射线勘测者”的飞行任务的概念研究。这项研究从基线有效载荷开始，其中包括一台高分辨率X射线望远镜和一套仪器，其中可能包括一台X射线量热计、一台宽视场成像仪和一台色散光栅分光计及读数器。该望远镜将由高度嵌套的薄壳组成，目前正在开发一些技术方法，包括可调X射线光学器件、差分沉积和适用于各种基底的现代抛光技术。在许多领域，任务要求不会比钱德拉更严格，这项研究利用了过去二十年来对其他大区域任务进行的类似研究。初步评估表明，这种X射线任务在科学上是令人信服的，在技术上是可行的，值得美国国家科学院下一次天文学和天体物理学十年调查高度优先考虑。
The Complicated Evolution of the ACIS Contamination Layer over the Mission Life of the Chandra X-ray Observatory
钱德拉X射线天文台于近19年前发射升空，在其任务过程中一直在提供壮观的科学。先进的CCD成像光谱仪是卫星上的主要仪器，进行90%以上的观测。CCD在-120 ℃的温度下工作，CCD前面的光学阻挡滤光器的温度约为-60 ℃。OBF的表面在任务过程中积累了一层污染。我们一直在表征污染层的厚度，化学成分和空间分布作为任务时间的函数。这三个方面都随着时间的推移发生了重大变化。从2017年开始，污染物的积累率急剧下降。较低的累积速率可能是由于沉积速率的降低或蒸发速率的增加或两者的组合。我们表明，目前的校准文件，其中模型的污染层的额外吸收显着高估了额外的吸收，通过使用标准模型光谱超新星遗迹1E 0102.2 - 7219开发的国际天文学联盟的高能量校准。此外，来自被称为Abell 1795和Blazar Markarian 421的星系团的光谱数据被用来生成污染层产生的吸收模型。钱德拉X射线中心校准团队正在准备一份修订的校准文件，该文件更准确地表示了累积率的复杂时间依赖性、空间依赖性和污染物的化学成分。鉴于污染层在过去一年中迅速变化，今后有必要以更高的频率进行校准观测，以更准确地监测这种变化。
Knowledge Discovery Framework for the Virtual Observatory
我们描述了一个框架，它允许科学家用户轻松地查询所有虚拟天文台（VO）存储库中的信息，并将其拉回来进行分析。这个框架向用户隐藏了元数据修复和数据格式化的血淋淋的细节，允许他们继续搜索，检索和分析VO数据，就好像它们是使用基于科学的术语而不是以数据为中心的术语从单一来源提取的一样。
Towards precision particle background estimation for future X-ray missions: correlated variability between Chandra ACIS and AMS
未来许多X射线观测站的一个科学目标是通过微弱漫射源的深度曝光来绘制宇宙网。这种观测需要低背景和对剩余的未被拒绝的背景的尽可能好的了解。在1-2 keV以上的本底中，主要贡献来自银河宇宙线质子。它们的通量和光谱受到太阳活动周期的调制，但也受到较短时间尺度上的太阳活动的调制。了解这种变化可能对减少欧空局雅典娜X射线天文台和其他具有大收集面积的任务的背景不确定性至关重要。我们检查的变化的粒子背景测量的钱德拉X射线天文台的ACIS和比较，变化的阿尔法磁谱仪（AMS），精密粒子探测器在国际空间站上测量。我们表明，宇宙射线质子变化测量AMS是很好地匹配的ACIS背景，可以用来估计质子能量的背景。我们将讨论如何为未来的任务提供信息。
The Evolution of the ACIS Contamination Layer on the Chandra X-ray Observatory from 2010 to 2026
本文研究钱德拉X射线天文台ACIS污染层2010-2026年的演化，用最新校准观测评估当前污染模型性能，确认其可充分预测截至2026年中期的额外吸收。
Cherenkov Telescope Array: The Next Generation Gamma-ray Observatory
切伦科夫望远镜阵列（CTA）将是下一代伽马射线天文台，研究能量从20 GeV到300 TeV以上的伽马射线和宇宙射线天体物理学。该天文台由位于南半球和北半球的大型大气成像切伦科夫望远镜阵列组成，将提供全天覆盖，并将实现与HESS等现有仪器相比提高一个数量级的灵敏度。魔法与真理CTA预计将发现数百个新的TeV伽马射线源，使其能够显著推进我们对宇宙射线起源的理解，探测宇宙中更大的距离，并在TeV质量范围内以前所未有的灵敏度搜索WIMP暗物质。CTA的开发由来自32个国家的科学家组成的全球联盟进行。联合会的科学家已经制定了CTA的核心科学方案，预计联合会的研究所将提供CTA的大部分组成部分。CTA的建设由CTA天文台监督，该天文台将在未来管理天文台的运营，客座观察员计划和数据传播。本次演讲将回顾CTA的科学动机，重点是形成研究核心计划的关键科学项目。讲座将概述CTA的设计，包括科学驱动因素，整体概念，性能优化和阵列布局。CTA的现状，包括网站，原型望远镜的进展，并向前迈进的步骤也将被描述。
The particle detector in your pocket: The Distributed Electronic Cosmic-ray Observatory
全球手机摄像头传感器中硅的总面积超过了迄今为止的任何实验。这些传感器基于与现代天文望远镜和粒子探测器类似的半导体技术，除了光子之外还可以检测电离辐射。分布式电子宇宙射线观测站（DECO）利用全球活动手机网络探测宇宙射线和其他高能粒子，如放射性衰变产生的粒子。DECO由一个Android应用程序、数据库和公共数据浏览器组成，可供世界各地的公民科学家使用（https：//wipac.wisc.edu/deco）。在所有七大洲都探测到了候选的宇宙射线事件，可以根据其相应图像的形态进行分类。我们介绍了DECO项目，一种新型的粒子探测器，在公共宣传和教育方面有着广泛的应用。
From a sounding rocket per year to an observatory per lifetime
我总结了我的角色的兴奋主要是在早期的X射线天文学。作为“第二代”X射线天文学家，我有幸参与了该领域的巨大进步，无论是技术上还是天体物理学上，都发生在20世纪60年代末和70年代。我职业生涯的其余部分都集中在钱德拉X射线天文台的设计，建造，校准，操作和科学维护上。我将我早期的经验与当前仪器设计和开发的环境进行了对比，特别是X射线光学，这对该学科的发展至关重要。我表达了我对X射线天文学未来的关注，并提出了具体的建议，我希望这些建议将以更有效和更快的速度推进这一学科。
Innovations in the Analysis of Chandra-ACIS Observations
作为美国宇航局钱德拉X射线天文台先进CCD成像光谱仪（ACIS）的仪器团队成员和钱德拉一般观察员，我们已经开发了各种各样的数据分析方法，我们认为这些方法对钱德拉社区是有用的，并构建了一个重要的公共可用软件（ACIS提取包），解决重要的ACIS数据和科学分析任务。本文试图描述这些数据分析方法有两个目的：记录在我们自己的科学项目中进行的数据分析工作，并帮助其他ACIS观察员判断这些方法是否可能在他们自己的项目中有用（无论他们选择什么工具和程序来实现这些方法）。我们在此提供的ACIS数据分析建议解决了典型ACIS项目中的大部分工作流程，包括数据准备、通过小波分解和图像重建进行点源检测、掩蔽点源、识别漫射结构、点源和漫射源的事件提取、合并多个观测的提取、非参数宽带测光、低计数光谱分析、这些任务的自动化。这里介绍的许多创新来自于几个，往往是交织在一起的，在许多钱德拉项目中发现的复杂性：大量的点源（数百到数千），微弱的点源，天文场的多个观测不对齐，点源拥挤，以及科学相关的漫发射。
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