Hay un universo oculto allá afuera, uno que irradia en longitudes de onda de luz que los humanos no pueden sentir. Uno de estos tipos de radiación es el espectro de rayos x. Los rayos X son emitidos por objetos y procesos que son extremadamente calientes y enérgicos, como chorros de material sobrecalentado cerca agujeros negros y el explosión de una estrella gigante llamada supernova. Más cerca de casa, nuestro propio Sol emite rayos X, al igual que cometas cuando se encuentran con el viento solar. La ciencia de la astronomía de rayos X examina estos objetos y procesos y ayuda a los astrónomos a comprender lo que sucede en otras partes del cosmos.
Las fuentes de rayos X están dispersas por todo el universo. Las atmósferas exteriores calientes de las estrellas son fuentes prodigiosas de rayos X, particularmente cuando se encienden (como lo hace nuestro Sol). Las llamaradas de rayos X son increíblemente enérgicas y contienen pistas sobre la actividad magnética en y alrededor de la superficie de una estrella y la atmósfera inferior. La energía contenida en esas bengalas también le dice a los astrónomos algo sobre la actividad evolutiva de la estrella. Las estrellas jóvenes también son emisoras ocupadas de rayos X porque son mucho más activas en sus primeras etapas.
Cuando las estrellas mueren, particularmente las más masivas, explotan como supernovas. Esos eventos catastróficos emiten enormes cantidades de radiación de rayos X, que proporcionan pistas sobre los elementos pesados que se forman durante la explosión. Ese proceso crea elementos como el oro y el uranio. Las estrellas más masivas pueden colapsar para convertirse en estrellas de neutrones (que también emiten rayos X) y agujeros negros.
Los rayos X emitidos por las regiones de los agujeros negros no provienen de las singularidades mismas. En cambio, el material recogido por la radiación del agujero negro forma un "disco de acreción" que hace girar el material lentamente en el agujero negro. A medida que gira, se crean campos magnéticos que calientan el material. A veces, el material se escapa en forma de un chorro que es canalizado por los campos magnéticos. Los chorros de agujeros negros también emiten grandes cantidades de rayos X, al igual que los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias.
Los cúmulos de galaxias a menudo tienen nubes de gas sobrecalentadas dentro y alrededor de sus galaxias individuales. Si se calientan lo suficiente, esas nubes pueden emitir rayos X. Los astrónomos observan esas regiones para comprender mejor la distribución de gas en grupos, así como los eventos que calientan las nubes.
Las observaciones de rayos X del universo y la interpretación de los datos de rayos X comprenden una rama relativamente joven de la astronomía. Dado que los rayos X son absorbidos en gran medida por la atmósfera de la Tierra, no fue hasta que los científicos pudieron enviar cohetes y globos cargados de instrumentos en lo alto de la atmósfera que podrían hacer mediciones detalladas de rayos X "brillantes" objetos. Los primeros cohetes se dispararon en 1949 a bordo de un cohete V-2 capturado desde Alemania al final de la Segunda Guerra Mundial. Detectó rayos X del sol.
La mejor manera de estudiar objetos de rayos X a largo plazo es usar satélites espaciales. Estos instrumentos no necesitan combatir los efectos de la atmósfera de la Tierra y pueden concentrarse en sus objetivos por períodos de tiempo más largos que los globos y cohetes. Los detectores utilizados en astronomía de rayos X están configurados para medir la energía de las emisiones de rayos X contando el número de fotones de rayos X. Eso les da a los astrónomos una idea de la cantidad de energía emitida por el objeto o evento. Ha habido al menos cuatro docenas de observatorios de rayos X enviados al espacio desde que se envió el primero en órbita libre, llamado Observatorio Einstein. Fue lanzado en 1978.
Entre los observatorios de rayos X más conocidos se encuentran el satélite Röntgen (ROSAT, lanzado en 1990 y desmantelado en 1999), EXOSAT (lanzado por el Espacio Europeo Agencia en 1983, desmantelada en 1986), Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA, el europeo XMM-Newton, el satélite japonés Suzaku y el Chandra X-Ray Observatorio. Chandra, llamada así por Astrofísico indio Subrahmanyan Chandrasekhar, se lanzó en 1999 y continúa ofreciendo vistas de alta resolución del universo de rayos X.
La próxima generación de telescopios de rayos X incluye NuSTAR (lanzado en 2012 y aún en funcionamiento), Astrosat (lanzado por la India Organización de Investigación Espacial), el satélite italiano AGILE (que significa Astro-rivelatore Gamma ad Imagini Leggero), lanzado en 2007. Otros están planificando lo que continuará mirando la astronomía en el cosmos de rayos X desde la órbita cercana a la Tierra.