Wrażenie artysty na Integralne obserwowanie Ziemi. Źródło zdjęcia: ESA Kliknij, aby powiększyć
Przestrzeń kosmiczna jest wypełniona ciągłym, rozproszonym promieniowaniem wysokoenergetycznym. Aby dowiedzieć się, w jaki sposób wytwarzana jest ta energia, naukowcy z integralnego obserwatorium promieniowania gamma ESA wypróbowali niezwykłą metodę: obserwację Ziemi z kosmosu.
Podczas czterofazowej kampanii obserwacyjnej rozpoczętej 24 stycznia tego roku, trwającej do 9 lutego, Integral patrzy na Ziemię. Wymagając skomplikowanych operacji kontrolnych z ziemi, satelita był utrzymywany w stałej orientacji w przestrzeni, czekając, aż Ziemia dryfuje przez jego pole widzenia.
Niezwykle głównym celem tych obserwacji nie jest sama Ziemia, ale to, co można zobaczyć w tle, gdy Ziemia porusza się przed satelitą. To jest źródło rozproszonego promieniowania wysokoenergetycznego znanego jako „kosmiczne tło rentgenowskie”.
Do tej pory w Integral nie badano tego jednocześnie z tak szerokim zakresem zasięgu energetycznego od lat 70. XX wieku, a już na pewno nie z tak zaawansowanymi instrumentami.
Astronomowie uważają, że „kosmiczne tło rentgenowskie” jest wytwarzane przez liczne supermasywne i akrecyjne czarne dziury rozmieszczone w przestrzeni kosmicznej. Te potężne potwory przyciągają materię, która następnie jest ogromnie przyspieszana, a zatem emitują wysoką energię w postaci promieni gamma i rentgenowskich.
Obserwatoria rentgenowskie, takie jak XMM-Newton ESA i Chandra NASA, były w stanie zidentyfikować i bezpośrednio policzyć dużą liczbę indywidualnych źródeł? prawdopodobnie czarne dziury? które stanowią już ponad 80 procent mierzonego kosmicznego rozproszonego promieniowania rentgenowskiego.
Jednak niewiele wiadomo o pochodzeniu najwyższego pasma energii tego promieniowania kosmicznego, powyżej zakresu tych dwóch satelitów. Jest on rozproszony w postaci wysokoenergetycznych promieni X i gamma w zasięgu Integrala.
Uważa się, że większość emisji tła promieniowania gamma jest wytwarzana również przez pojedyncze supermasywne czarne dziury, ale naukowcy muszą połączyć tę emisję z wyraźnie określonymi źródłami, aby uzyskać ostateczne stwierdzenie. W rzeczywistości mogą być również odpowiedzialne inne źródła, takie jak odległe galaktyki lub bliskie słabe źródła.
Identyfikacja poszczególnych źródeł w zakresie promieniowania gamma, które tworzą rozproszone tło kosmiczne, jest znacznie trudniejsza niż zliczanie poszczególnych źródeł promieniowania rentgenowskiego. W rzeczywistości potężne promienie gamma nie mogą być skupiane za pomocą soczewek lub luster, ponieważ po prostu przechodzą przez nie.
Aby stworzyć obraz źródła promieniowania gamma, firma Integral używa techniki „maski” - pośredniej metody obrazowania, która polega na wykryciu cienia maski umieszczonej na szczycie teleskopu, rzutowanego przez źródło promieniowania gamma.
Podczas obserwacji naukowcy wykorzystali dysk Ziemi jako „dodatkową maskę”. Ziemia naturalnie blokuje lub cieniuje najwyższy strumień energii z milionów odległych czarnych dziur.
Ich połączony strumień można dokładnie zmierzyć w sposób pośredni, to znaczy poprzez pomiar amplitudy i widma energii spadku energii, gdy Ziemia przechodzi przez pole widzenia Całki. Kiedy to wiadomo, naukowcy mogą ostatecznie spróbować połączyć promieniowanie z poszczególnymi źródłami.
Wszystkie obserwacje zakończyły się powodzeniem, ponieważ wszystkie instrumenty gamma i rentgenowskie na pokładzie Integral (IBIS, SPI i JEM-X) zarejestrowały jasne i jednoznaczne sygnały zgodne z oczekiwaniami.
Naukowcy zajmujący się Integral już prowadzą analizę danych. Celem jest ostateczne zrozumienie źródła promieniowania tła o najwyższej energii i, być może, dostarczenie nowych wskazówek na temat historii wzrostu supermasywnych czarnych dziur od wczesnych epok Wszechświata.
Oryginalne źródło: Portal ESA
