Podpis: Wrażenie artysty na obserwacyjne obserwatorium promieniowania gamma ESA Integral. Źródło zdjęcia: ESA
Integral, międzynarodowe laboratorium astrofizyki promieniowania gamma ESA uruchomione dziesięć lat temu w tym tygodniu. To dobry czas, aby spojrzeć wstecz na niektóre z najważniejszych wydarzeń pierwszej dekady misji i spojrzeć w przyszłość, aby poznać szczegóły najbardziej czułego, dokładnego i zaawansowanego obserwatorium promieniowania gamma, jakie kiedykolwiek uruchomiono. Ale misja przeprowadziła również ostatnio ekscytujące badania pozostałości supernowej.
Integral to prawdziwie międzynarodowa misja z udziałem wszystkich państw członkowskich ESA oraz Stanów Zjednoczonych, Rosji, Czech i Polski. Wystartował z Bajkonuru w Kazachstanie 17 października 2002 r. Było to pierwsze obserwatorium kosmiczne, które jednocześnie obserwowało obiekty w promieniach gamma, promieniach X i świetle widzialnym. Promienie gamma z kosmosu można wykryć tylko nad ziemską atmosferą, więc Integral okrąża Ziemię na wysoce eliptycznej orbicie raz na trzy dni, spędzając większość swojego czasu na wysokości ponad 60 000 kilometrów - daleko od pasów promieniowania Ziemi, aby uniknąć zakłóceń z efekty promieniowania tła. Potrafi wykryć promieniowanie z odległych wydarzeń i procesów kształtujących Wszechświat. Jego głównymi celami są rozbłyski gamma, wybuchy supernowych i regiony we Wszechświecie, które zawierają czarne dziury.
5 metrów wysokości i ponad 4 tony wagi Integral ma dwie główne części. Moduł serwisowy to dolna część satelity, która zawiera wszystkie podsystemy statków kosmicznych, wymagane do wsparcia misji: systemy satelitarne, w tym wytwarzanie energii słonecznej, kondycjonowanie i sterowanie energią, przetwarzanie danych, telekomunikacja i kontrola termiczna, położenia i orbity. Moduł ładunku jest zamontowany na module serwisowym i przenosi instrumenty naukowe. Waży 2 tony, co czyni go najcięższym jak dotąd umieszczonym na orbicie przez ESA, ze względu na duży obszar detektorów konieczny do przechwytywania rzadkich i penetrujących promieni gamma oraz do ochrony detektorów przed promieniowaniem tła w celu zwiększenia ich czułości. Istnieją dwa główne instrumenty wykrywające promienie gamma. Imager wytwarzający jedne z najostrzejszych obrazów promieniowania gamma i spektrometr, który bardzo precyzyjnie mierzy energię promieniowania gamma. Dwa inne przyrządy, monitor rentgenowski i kamera optyczna, pomagają zidentyfikować źródła promieniowania gamma.
Podczas swojej przedłużonej dziesięcioletniej misji firma Integral szczegółowo opisała centralny region naszej Drogi Mlecznej, Wybrzuszenie Galaktyczne, bogaty w zmienne źródła promieniowania X i gamma o wysokiej energii. Statek kosmiczny po raz pierwszy zmapował całe niebo na energię właściwą wytwarzaną przez anihilację elektronów z ich pozytronowymi anty-cząsteczkami. Zgodnie z emisją promieniowania gamma widzianą przez firmę Integral, około 15 milionów bilionów bilionów bilionów par elektronów i pozytonów jest anihilowanych co sekundę w pobliżu Centrum Galaktycznego, czyli ponad sześć tysięcy razy jaśniej niż nasze Słońce.
Układ podwójny z czarnymi dziurami, Cygnus X-1, jest obecnie w trakcie rozrywania gwiazdy towarzyszącej na kawałki i gazowania. Badając tę niezwykle gorącą materię zaledwie milisekundę, zanim zanurzy się ona w szczęki czarnej dziury, Integral odkrył, że niektóre z nich mogą uciekać wzdłuż linii strukturalnego pola magnetycznego. Badając wyrównanie fal promieniowania wysokoenergetycznego pochodzącego z Mgławicy Kraba, Integral stwierdził, że promieniowanie jest silnie wyrównane z osią obrotu pulsara. To implikuje, że znaczna część cząstek generujących intensywne promieniowanie musi pochodzić z wyjątkowo zorganizowanej struktury bardzo blisko pulsara, być może nawet bezpośrednio z potężnych dżetów wyrzucanych z wirującego rdzenia gwiezdnego.
Właśnie dzisiaj ESA poinformowała, że Integral dokonał pierwszego bezpośredniego wykrycia radioaktywnego tytanu związanego z resztką supernowej 1987A. Supernova 1987A, znajdująca się w Wielkim Obłoku Magellana, była wystarczająco blisko, aby można ją było zobaczyć gołym okiem w lutym 1987 roku, kiedy jej światło po raz pierwszy dotarło do Ziemi. Supernowe mogą na chwilę świecić tak jasno jak całe galaktyki z powodu ogromnej ilości energii uwolnionej podczas eksplozji, ale po wygaszeniu początkowego błysku całkowita jasność pochodzi z naturalnego rozpadu pierwiastków promieniotwórczych powstających podczas eksplozji. Rozpad radioaktywny mógł zasilać świecącą pozostałość wokół Supernova 1987A przez ostatnie 20 lat.
Podczas szczytu wybuchu wykryto elementy od tlenu do wapnia, które reprezentują zewnętrzne warstwy wyrzutu. Wkrótce potem można było zobaczyć sygnatury materiału z wewnętrznych warstw w rozpadzie radioaktywnym niklu-56 do kobaltu-56, a następnie w jego rozpadzie do żelaza-56. Teraz, po ponad 1000 godzinach obserwacji przez Integrala, po raz pierwszy wykryto wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie z radioaktywnego tytanu-44 w pozostałościach po supernowej 1987A. Szacuje się, że całkowita masa tytanu-44 wyprodukowanego tuż po zapadnięciu się rdzenia gwiazdy progenitorowej SN1987A wyniosła 0,03% masy naszego Słońca. Jest to bliskie górnej granicy prognoz teoretycznych i prawie dwa razy większej niż resztki supernowej Cas A, jedyna pozostałość, w której wykryto tytan-44. Uważa się, że zarówno Cas A, jak i SN1987A mogą być wyjątkowymi przypadkami
Christoph Winkler, naukowiec z ESA zajmujący się projektami integralnymi, powiedział: „Przyszłe nauki z Integral mogą obejmować charakterystykę promieniowania wysokoenergetycznego z wybuchu supernowej w naszej Drodze Mlecznej, co jest wydarzeniem, które jest dawno spóźnione”.
Dowiedz się więcej o Integral tutaj
oraz o badaniu Integrala nad Supernova 1987A tutaj
