| |
Petr Kulhánek: Evropská gama observatoř INTEGRAL
Evropská kosmonautika řízená ESA (European Space Agency) se postupně stává
rovnocenným partnerem USA. Řada družic a sond je určena k výzkumu různých částí
vesmíru. Příkladem může být rozsáhlá mise
Rosetta ke kometě Wirtanen, sonda Mars
Express, která úspěšně zkoumá Mars z oběžné dráhy (ztráta přistávacího modulu
Beagle 2 není pro úspěšnost mise vůbec rozhodující), rentgenovský dalekohled XMM-Newton
a gama observatoř INTEGRAL, o které bude řeč v tomto příspěvku.
|
COMPTON - Compton Gamma Ray Observatory, první obří družice NASA
určená pro výzkum gama záření, hmotnost měla 17 tun a na oběžnou dráhu ji
vynesl raketoplán Atlantis 5.4.1991. Mise byla ukončena 4.6.2000 navedením
družice do zemské atmosféry, kde shořela. Přesnost určení polohy zdroje gama
záření činila několik stupňů. Družice byla pojmenována po Dr. A. H. Comptonovi,
nositeli Nobelovy ceny za fyziku za výzkum rozptylu
vysoce energetických fotonů na elektronech. Právě tento mechanismus sloužil k detekci
gama záření na všech čtyřech přístrojích družice.
HETE - High Energy Transient Explorer, malá družice NASA určená ke
sledování gama záblesků. Celý projekt koordinuje universita MIT. První start
4.11.1996 se nezdařil, družice byla sice navedena na oběžnou dráhu, ale
nepodařilo se ji vypustit. Po mnoha odkladech byla druhá verze družice,
pojmenovaná HETE-2, navedena na oběžnou dráhu dne 9.10.2000. Na palubě jsou
optické kamery, RTG kamery v oboru 1÷25 keV a gama detektory
v oboru 8÷500 keV.
INTEGRAL - INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory. Gama
observatoř ESA o hmotnosti 4 tuny, navedená na oběžnou dráhu 17.10.2002
pomocí ruské nosné rakety Proton z kosmodromu Bajkonur. Na konci roku 2003 bylo
rozhodnuto o prodloužení mise o čtyři roky (do roku 2008). Jde o dosud
nejcitlivější
přístroj v oblasti gama záření. INTEGRAL je evropská mise ve spolupráci
s Ruskem a USA.
SWIFT - The Swift Gamma-Ray Burst Explorer. Gama observatoř NASA,
která má být vypuštěna na oběžnou dráhu v květnu tohoto roku (2004). Hlavním
detektorem bude BAT (Burst Automatic Telescope). Družice bude především
určena pro pozorování gama záblesků.
BART - Burst Alert Robotic Telescope, malý automatický dalekohled umístěný
na Ondřejovské observatoři
AVČR. Jeho cílem je nacházení optických protějšků gama záblesků nacházených
družicemi INTEGRAL a HETE.
GRB - Gamma Ray Burst, gama záblesky. Náhlá vzplanutí
neznámé povahy v oboru gama. Dnes je jasné, že bude existovat více mechanismů vzplanutí
gama, která jsou pozorována jak v kosmologických vzdálenostech, tak přímo
v naší Galaxii.
|
INTEGRAL
Družice INTEGRAL je společným projektem ESA, Ruska a USA. Na projektu se
významně podílí také Česká republika a Polsko. Družice o hmotnosti 4 tuny byla
vynesena na protáhlou oběžnou dráhu raketou Proton z ruského kosmického střediska Bajkonur
dne 17.10.2002. První dva roky mise přijdou ESA na 330 milionů Euro. Řídící středisko letu se
nachází v holandském Noordwijku, v blízkosti Leidenu. V tuto
chvíli má za sebou družice 15 měsíců sbírání dat.
Integral - nejlepší gama observatoř všech dob.
Družice navazuje svou činností na nedávnou americkou gama družici COMPTON, která
ukončila svou činnost v roce 2000. Jejím bezprostředním předchůdcem v řadě
družic ESA ale byla družice COS-B z roku 1975. Observatoř INTEGRAL je určena
především pro gama spektroskopii. Na družici jsou celkem čtyři hlavní přístroje:
-
IBIS (Imager on Board the Integral Satellite),
gama dalekohled pro
pořizování podrobných snímků oblohy s úhlovým rozlišením 12′. Družice
COMPTON měla rozlišení jen několik úhlových stupňů. Dalekohled pracuje v rozsahu
15 keV až 10 MeV a má dvě vrstvy detektorů: vrchní vrstva má
16 384 pixelů z kadmium teluridu, celková plocha je 2600 cm2
a slouží k detekci fotonů nízkých energií. Spodní vrstva je uložena 9 cm pod
vrchní, je složena z 4096 pixelů z césium jodidu, zaujímá celkovou
plochu 3100 cm2 a je určena k záchytu vysoce energetických fotonů.
-
JEM-X (Joint European X-ray Monitor),
detektor RTG záření s celkovou sběrnou plochou 2×500 cm2
v energetickém
rozmezí 3 keV až 35 keV. V RTG oboru doplňuje zařízení IBIS.
-
OMC (Optical Monitoring Camera), automaticky
snímkuje vybranou oblast současně v optickém oboru. Jde o standardní
refraktor s čočkou o průměru 5 cm a CCD chipem 1024×1024
v ohniskové
rovině. Maximální dosažitelná magnituda je 19,6. Na vývoji kamery se
podílela Česká republika (AÚ Ondřejov AVČR).
-
SPI (Spectrometer on Integral), detektor pro
měření energie (vlnové délky) dopadajícího gama záření v rozsahu 20 keV
až 8 MeV s fantastickým rozlišením 2,2 keV. Sběrná plocha spektrometru
je 500 cm2,
je chlazen na −188°C a skládá se z 19 šestiúhelníkových germaniových
detektorů.
 
Nalevo: IBIS - gama dalekohled s dvěma rovinnými vrstvami pixelů.
Napravo: JEM-X - RTG dalekohled doplňující gama pozorování.
OMC - optická kamera doplňující pozorování ve vizuálním oboru.
SPI - spektrometr schopný určit energii dopadajících fotonů.
Hlavním cílem mise je pořídit podrobnou mapu oblohy v gama oboru s vysokým
rozlišením. Dalším úkolem je studium gama záblesků, interakce černých děr s okolím,
výzkum proměnných gama zdrojů, sledování explozí supernov a výzkum
jejich vlivu na tvorbu chemických prvků.
Dosavadní objevy
Gama záblesky - nová observatoř se ukázala být vynikajícím přístrojem k sledování
gama záblesků. Spolu s družicí HETE-2 jsou nyní jedinými prostředky na
oběžné dráze Země schopnými systematicky vyhledávat gama záblesky. Družice
registruje přibližně jeden záblesk denně, ale jen jednou za měsíc se gama
záblesk ocitne v zorném poli přístrojů. Trvání gama záblesků je zpravidla
několik sekund, výjimečně až minut. Nikdy se neopakují na stejném místě a jejich
podstata je neznámá. Optický dosvit záblesku může trvat hodiny až dny a sleduje
se i malými pozemskými dalekohledy. V České republice k optické identifikaci
gama záblesků slouží malý robotický dalekohled BART umístěný v Ondřejově. Předání
informace o záblesku pozemským dalekohledům trvá v ideálním případě cca 10 s.
Mapování Galaxie v gama oboru - jedním z hlavních úkolů bylo pořízení
mapy roviny Galaxie v gama oboru. Mapa byla pořízena za první čtyři měsíce práce
observatoře. Z teoretického hlediska je velmi zajímavá čára 1809 keV, která
odpovídá gama fotonům uvolněným při radioaktivním rozpadu hliníku, který vzniká
v supernovách. Pomocí těchto fotonů lze vystopovat vznik těžkých prvků ve
vesmíru. Radioaktivní hliník vzniká také v červených obrech a horkých modrých
hvězdách, proto se sleduje i radioaktivní železo vznikající jen při explozích
supernov. Druhou zajímavou čárou je čára odpovídající energii fotonů 511 keV.
Tyto fotony vznikají při anihilaci elektron-pozitronového páru.
Mapa galaktické roviny v gama oboru. Žluté oblasti odpovídají intenzivním
zdrojům,
modré nízké radiaci.
Přechodné gama zdroje - družice Integral objevila přes dvacet proměnných
gama zdrojů. Tyto zdroje se současně sledují v RTG oboru družicí XMM-Newton a družicí RXTE,
která je přímo určena ke sledování v čase se měnících zdrojů.
Antihmota v jádru Galaxie -
objev anihilačních čar elektron pozitronových párů v oblasti energie
511 keV v jádru Galaxie svědčí o přítomnosti antihmoty v jádru
Galaxie.
Černé díry - v blízkosti černých děr probíhají procesy, které jsou
zdrojem gama záření. Družice Integral objevila i skryté černé díry, které byly
součástí binárního systému zahaleného do oblaku plynu a prachu, přispěla k výzkumu
aktivních jader galaxií, ve kterých jsou s největší pravděpodobností
přítomny obří černé díry a k poznání podstaty kvasarů.
Závěr
Mise družice Integral byla prodloužena o čtyři roky (do roku 2008) oproti
původnímu dvouletému plánu. V současné době jsou problémy se spektrometrem SPI,
který nedává signál. Porucha se analyzuje a i v případě, že by se
nepodařilo
činnost spektrometru oživit, družice splnila své cíle na výbornou a nadále
fungují tři zbývající přístroje. Na květen tohoto roku se plánuje vypuštění
americké gama observatoře Swift, která by měla doplnit družice INTEGRAL a HETE.
Odkazy
|
|
