Napis: Umetnikov vtis o ESA-jevi orbiti za gama žarkov Integral. Kreditna slika: ESA
Integral, ESA-jev mednarodni laboratorij za astrofiziko gama-Ray, se je ta teden predstavil pred desetimi leti. To je pravi čas, da se ozremo na nekatere vrhunce prvega desetletja misije in se usmerimo v njeno prihodnost, da preučimo podrobnosti najbolj občutljivega, natančnega in naprednega observatorija gama žarkov, ki je bil kdajkoli predstavljen. Toda poslanstvo je imelo tudi nekaj nedavnih razburljivih raziskav ostanka supernove.
Integral je resnično mednarodna misija, v kateri sodelujejo vse države članice ESA ter ZDA, Rusija, Češka in Poljska. Iz Baikonurja v Kazahstanu je izstrelil 17. oktobra 2002. To je bil prvi vesoljski observatorij, ki je hkrati opazoval predmete v gama žarkih, rentgenskih žarkih in vidni svetlobi. Gama žarke iz vesolja je mogoče zaznati le nad Zemljino atmosfero, zato Integral kroži Zemljo v zelo eliptični orbiti enkrat na tri dni, pri čemer večino svojega časa preživi na nadmorski višini 60 000 kilometrov - precej zunaj Zemljinih sevalnih pasov, da se izognemo motnjam učinki sevanja ozadja. Zaznava sevanje iz daleč naokoli in iz procesov, ki oblikujejo Vesolje. Njene glavne tarče so eksplozije gama žarkov, eksplozije supernove in regije v vesolju, za katere domneva, da vsebujejo črne luknje.
5 metrov visok in več kot 4 tone teže Integral ima dva glavna dela. Servisni modul je spodnji del satelita, ki vsebuje vse podsistem vesoljskih plovil, ki so potrebni za podporo misiji: satelitski sistemi, vključno s proizvodnjo sončne energije, klimatizacijo in nadzorom, obdelavo podatkov, telekomunikacijami in termiko, krmiljenjem položaja in orbite. Modul koristne obremenitve je nameščen na servisnem modulu in nosi znanstvene instrumente. Teža 2 tone, zaradi česar je ESA najtežja, ki jo je kdajkoli postavil v orbito, zaradi velikega območja detektorjev, potrebnega za zajem redkih in prodornih gama žarkov in za zaščito detektorjev pred sevanjem ozadja, da bi bili občutljivi. Obstajata dva glavna instrumenta za zaznavanje gama žarkov. Posnetek, ki proizvaja nekatere najostrejše slike gama žarkov, in spektrometer, ki zelo natančno meri energijo gama žarkov. Druga dva instrumenta, rentgenski monitor in optična kamera, pomagata prepoznati vire gama žarkov.
V svoji dolgoletni desetletni misiji Integral je zelo podrobno začrtal osrednjo regijo naše Mlečne poti, Galaktično izboklino, bogato z različnimi viri rentgenskih žarkov in gama žarkov. Vesoljsko plovilo je prvič preslikalo celotno nebo ob specifični energiji, ki jo povzroči uničenje elektronov s svojimi pozitronskimi proti delci. Glede na emisijo gama žarkov, ki jo je videl Integral, se približno 15 milijonov trilijonov bilijonov parov elektronov in pozitronov uniči vsako sekundo v bližini Galaktičnega centra, kar je več kot šest tisočkrat večja svetilnost našega Sonca.
Binarni binarni računalnik s črno luknjo, Cygnus X-1, je trenutno v postopku raztrganja spremljevalne zvezde na koščke in nabiranja plina. Integral je preučil to izredno vročo snov le milisekundo, preden se je zataknil v čeljusti črne luknje, Integral je odkril, da lahko nekateri pobegnejo po strukturiranih linijah magnetnega polja. S preučevanjem poravnave valov visokoenergijskega sevanja, ki izvira iz rakove meglice, je Integral ugotovil, da je sevanje močno usklajeno z vrtenjem osi pulsarja. To pomeni, da mora pomemben del delcev, ki ustvarjajo intenzivno sevanje, izvirati iz izjemno organizirane strukture, ki je zelo blizu pulsarju, morda celo neposredno iz močnih curkov, ki izhajajo iz vrtečega se zvezdnega jedra.
ESA je ravno danes poročala, da je Integral prvič neposredno odkril radioaktivni titan, povezan z ostankom supernove 1987A. Supernova 1987A, ki se nahaja v velikem magellanskem oblaku, je bila dovolj blizu, da jo je s prostim očesom videla februarja 1987, ko je njena svetloba prvič dosegla Zemljo. Supernove lahko zaradi velike količine energije, ki se sprosti v eksploziji, za kratek čas svetijo tako, kot celotne galaksije, toda po tem, ko začetni utrip zbledi, skupna svetilnost izvira iz naravnega razpada radioaktivnih elementov, nastalih v eksploziji. Radioaktivno razpadanje je lahko napajalo žareče ostanke okoli Supernove 1987A v zadnjih 20 letih.
Med pikom eksplozije so bili odkriti elementi od kisika do kalcija, ki predstavljajo zunanje plasti izliva. Kmalu zatem je bilo mogoče opaziti podpise materiala iz notranjih plasti v radioaktivnem razpadanju niklja-56 na kobalt-56 in njegovem nadaljnjem razpadanju na železo-56. Zdaj smo po več kot 1000 urah opazovanja s strani Integrala prvič zaznali visokoenergijske rentgenske žarke radioaktivnega titana-44 v ostanku supernove 1987A. Ocenjuje se, da je skupna masa titana-44, proizvedenega tik po propadu jedra progenitorne zvezde SN1987A, znašala 0,03% mase našega lastnega Sonca. To je blizu zgornje meje teoretičnih napovedi in je skoraj dvakrat večja od količine ostanka supernove Cas A, edine druge ostanke, kjer je bil odkrit titan-44. Verjamemo, da sta tako Cas A kot SN1987A izjemna primera
Christoph Winkler, ESA-jev znanstvenik za celostni projekt pravi, da bo "prihodnja znanost z Integralom lahko vključevala karakterizacijo visokoenergijskega sevanja zaradi eksplozije supernove znotraj naše Mlečne poti, ki je že dolgo zamuden dogodek."
Več o Integralu najdete tukaj
in o Integralovi študiji Supernove 1987A tukaj
