INTEGRÁL (obszervatórium)

A Nemzetközi Gammasugár Obszervatórium ( INTERnational  Gamma-Ray Astrophysics Laboratory / INTEGRAL ) egy orbitális obszervatórium, amelyet galaktikus és extragalaktikus objektumok tanulmányozására terveztek a kemény röntgen- és gammasugárzás tartományban . Az INTEGRAL az Európai Űrügynökség (ESA) projektje a Roscosmosszal és a NASA -val együttműködésben, amelyet a németországi darmstadti Európai Űrrepülési Irányító Központ , valamint Belgiumban (Redu) és az Egyesült Államokban ( Goldstone ) található földi állomásokon keresztül irányítanak.

Projekt céljai

Az obszervatórium céljai a következők:

• Adjon új adatokat a nukleoszintézis elméletének gazdagításához a csillagok élete végén keletkezett atommagok felfedezésével [1] .
• Ősi szupernóvák maradványainak felfedezése radioaktív elemek magjainak azonosításával, amelyeket általában robbanás során szintetizálnak [2] .
• Határozza meg a hideg nukleoszintézis jelenségeit, vagyis az atomok szétválását, amely akkor következik be, amikor atomok vagy felgyorsult protonok ütköznek a csillagközi közeg atomjaival . Az ütközés során a csillagközi közeg atomjai (szén, oxigén, nitrogén) elpusztulnak (hasadási folyamat), és könnyebb lítium, berillium, bór atomokat adnak. A csillagok fizikai körülményei hozzájárulnak ezen elemek gyors pusztulásához a nukleáris reakciókban, aminek következtében ezeknek az elemeknek szinte minden atomja a csillagközi közegben keletkezett. Az INTEGRAL-nak részletesebben kellene tanulmányoznia ezeket az atomokat az általuk kibocsátott gamma sugarakon keresztül, amikor a gerjesztett állapotból visszatérnek az alapállapotba [3] .
• Új és szupernóvák [4] megfigyelése, beleértve a gravitációs szupernóvákat, vagyis a 8-10 naptömegnél nagyobb tömegű csillagok összeomlását [5] .
• Kompakt objektumok, például fehér törpék , neutroncsillagok , fekete lyukak megfigyelése [6] .
• Galaxisok, csillaghalmazok, aktív galaktikus atommagok , blézárok és a kozmikus mikrohullámú háttér megfigyelése [6] .
• Folyamatok és jelenségek megfigyelése Galaxisunk középpontjában .
• A gamma-sugárzás forrásainak azonosítása, amelyek eredete jelenleg nem ismert [6] .
• Pozitronok annihilációs sugárzásának regisztrálása galaxisunkban [7] .

A Fermi 2008-as kilövéséig ez volt a legérzékenyebb gamma-obszervatórium az űrben [8] . Tekintettel arra, hogy a kemény röntgen- és gamma-tartományú fotonokat szinte lehetetlen eltérni az egyenes vonalú terjedéstől és így fókuszálni, az obszervatórium alapműszerei a kódolt apertúra elvét használják a képalkotáshoz . Valószínűleg az INTEGRAL obszervatórium műszerei (valamint a SWIFT obszervatórium BAT-teleszkópja) az utolsók lesznek a kódolt rekesznyílású kemény röntgenteleszkópok sorozatában , mivel a további jelentős növelés érdekében Az ilyen típusú műszerek érzékenysége miatt a műszerek tömegét több mint 10-szeresére kell növelni, ami jelenleg nem lehetséges a rendelkezésre álló hordozókkal (az INTEGRAL obszervatórium tömege ~4,2 tonna). A kódolt apertúra módszert az űrtartományban először 1989-ben alkalmazta a francia SIGMA teleszkóp az orosz Granat űrobszervatórium fedélzetén .

Űrhajó

Miután Oroszország 2002-ben törölte a Spektr-RG programot (az eredeti "nehéz" változatban), amelyre európai és amerikai laboratóriumok több mint 300 millió dollárt költöttek, a Roszkozmosz kötelezettséget vállalt az obszervatórium pályára állítására [9] [ 10] .

Az INTEGRAL-t 2002-ben indították útjára a Bajkonuri kozmodromról . A Föld körüli pályára bocsátásakor egy dél-amerikai mobil mérőpont és egy katonai szovjet küldetésirányító központ vett részt . Az eszköz működési pályája 72 órás periódusú, és nagy excentricitással rendelkezik , 10 000 km-es perigeusszal, a magnetoszférikus sugárzási övön belül . Az egyes pályák nagy része azonban ezen a területen kívül halad el, ahol tudományos megfigyeléseket lehet végezni. Legnagyobb távolságukat a Földtől ( apogee ) 153 000 km-re érik el. Az Apogee az északi féltekén fordul elő, hogy lerövidítse a fogyatkozási időt és maximalizálja az északi féltekén lévő földi állomásokkal való érintkezési időt. Ehhez pályája szinkronban van a Föld forgásával [11] .

Egy speciális kilövési sémának köszönhetően az obszervatóriumnak sikerült megtakarítania az üzemanyag váratlanul nagy részét, ami lehetővé teszi, hogy a készülék több mint 10-15 évig fizikailag is pályán tudjon működni, és jelenleg több mint kétszeresére nőtt az eredetileg tervezett szolgáltatás élet. 2018 novemberétől küldetését 2020 végéig meghosszabbították, esetleg 2022-ig [12] .

Az INTEGRAL űrszonda az XMM-Newton műhold másolata , amely jelentősen csökkentette a projekt költségeit. A műhold irányításához hidrazinmotort használnak , amelyből 544 kg-ot 4 külső tartályban tároltak. A napelemes nikkel-kadmium akkumulátorok fesztávolsága 16 méter, teljesítményük pedig 2,4 kW.

Az attitűdszabályozást a csillagokon több napérzékelő és giroszkóp végzi.

A műholdak gyártója a Thales Alenia Space .

Készülékek

Az obszervatórium két fő (IBIS, SPI) és két segédműszerből (JEM-X, OMC) áll.

• Az IBIS egy kódoló maszkos teleszkóp . Az üzemi energiatartomány 15 keV-tól (kemény röntgensugárzás) 10 MeV-ig (gamma-sugárzás) terjed. A 15-300 k eV tartományban a fotonokat az ISGRI detektor (Integral Soft Gamma-Ray Imager) regisztrálja egy kadmium - tellurid elemen; 300 keV - 10 MeV tartományban - elsősorban a PICsIT (Pixellated Ces-Iodide Telescope) detektor cézium - jód elemeken. A teleszkóp detektorainak összterülete körülbelül 2500 cm², melynek felét a kódoló maszk eltakarja. A szögfelbontás 12 ívperc, de a jel söprésével 1 ívpercre és magasabbra, akár 30 ívmásodpercig is javítható [7] . Az érzékelők felett 3,2 méterrel egy 95 x 95-ös téglalap alakú volfrámlapokból álló maszk található. A detektorrendszer az ISGRI kadmium-tellurid detektor 128 x 128 cellájából áll, amely alatt a cézium-jodid PICsIT detektor 64 x 64 cellájából álló réteg található. Az ISGRI 1 MeV-ig érzékeny, míg a PICsIT érzékenysége 10 MeV-ig terjed.
• Az SPI egy germánium spektrométer , amely 19 különálló detektorból áll, és szintén hatszögletű volfrám lapka kódoló maszkot használ. Üzemi energiatartomány 20 keV és 8 MeV között [7] . A germániumdetektorokat körülbelül 80-90 K hőmérsékletre hűtik le, amivel 1 MeV energiánál soha nem látott, 2 keV-os energiafelbontás érhető el. Mindkét detektorrendszert (IBIS és SPI) árnyékolni kell a háttérsugárzás csökkentése érdekében. A kódoló maszk volfrámlemezei szcintillátor műanyag réteggel vannak védve , amely elnyeli a nagyenergiájú részecskék volfrámra való ütközése által okozott másodlagos sugárzást. A detektorokat ólomlemezekkel és bizmutgermanát (BGO) kristályokkal árnyékolták. Az optikai tér 8°, a felbontás pedig 2° [13] .
• A JEM-X és az OMC (Optical Monitor Camera) segédeszközöket a hagyományos röntgen - 335 keV (JEM-X) és optikai és ultraibolya (OMC) tartományban (hullámhossz 500-580 nm) történő objektumok tanulmányozására tervezték. Az OMC 18,2 magnitúdóig képes objektumokat regisztrálni 1000 másodperces expozícióval [7] . A spektrális lefedettség bővítése mellett a rövidebb hullámhossznak köszönhetően élesebb a kép. A detektorok gáznemű szcintillátorok (xenon és metán). Ezek főleg támogató eszközök, amelyek bizonyos fényesebb objektumok aktivitását és állapotát is regisztrálhatják.
• Az utolsó műszer az IREM (INTEGRAL Radiation Environment Monitor), amely az orbitális háttérszint monitorozásáért felel, és adatkalibrációra is szolgál. Az IREM érzékeny a Föld sugárzási övezetében lévő elektronokra és protonokra (önállóan regisztrálja őket), valamint a kozmikus sugarakra. Ha a háttérszint túl magas, az IREM kikapcsolhatja a tudományos műszereket, hogy megvédje őket.

A kódolt rekesznyílású detektorokat a Valenciai Egyetem ( Spanyolország) vezetésével fejlesztették ki .

Fő eredmények

Az INTEGRAL obszervatórium továbbra is sikeresen működik a pályán. A megfigyelőközpont főbb eredményei között meg kell jegyezni:

• A Galaxis középpontjának régiójának feltérképezése a kemény röntgentartományban nagyon nagy érzékenységgel.
• A porelnyelés által rejtett galaktikus kemény röntgenforrások teljes készletének felfedezése más energiatartományokban (például szabványos röntgen 1-10 keV vagy optikai)
• Új kemény röntgenkomponens felfedezése az úgynevezett rendellenes röntgenpulzárok és magnetárok sugárzásában . Ennek az összetevőnek az eredete nem teljesen világos.
• A pozitron annihilációs sugárzási spektrum alakjának nagy pontosságú mérése. Így a tudósok meg tudták állapítani, hogy a Galaxisban termelődő antianyag körülbelül fele a fekete lyukak vagy neutroncsillagok következménye, amelyek a Nap tömegénél kisebb vagy azzal egyenlő tömegű anyagot szakítottak le műholdjukról [14] .
• A Galaxis gerincének 20 keV feletti energiájú sugárzását először mérték. Kimutatták, hogy 50-60 keV energiáig nagyszámú akrétáló fehér törpe teljes sugárzása állítja elő.
• Számításokat végeztek a kemény röntgensugárzás forrásairól az égbolton. E számítások eredményei alapján megmérték a közeli Univerzum galaktikus és extragalaktikus forrásainak statisztikai jellemzőit.
• Egy új típusú kvazár (az úgynevezett "vaskvazár") felfedezése.
• A hatalmas röntgen-kettőscsillagok új kategóriájának felfedezése , amelyeket a földi obszervatóriumoknak köszönhetően kompakt objektumként azonosítottak szuperóriás csillagok körüli pályán [15] .
• 700 új gamma-sugárforrás azonosítása, beleértve a pulzárok egy kategóriáját, amelyek a Földön a laboratóriumokban létrehozottnál milliárdszor erősebb mágneses teret képesek generálni.
• Összeállították a felfedezett fekete lyukak katalógusát, amely lehetővé teszi számuk becslését az Univerzumban.
• Az INTEGRAL lehetővé tette annak megállapítását, hogy a galaxisunk közepén lévő szupermasszív fekete lyuk aktivitása nagyon alacsony [16] .
• Az űrobszervatórium figyelmeztető rendszerként szolgál műszereinek közvetett használatával néhány másodperctől több percig tartó, hirtelen, gyors gamma-kitörésekre. Ugyanakkor lehetővé teszi, hogy gyorsan jelezze más hatékonyabb eszközök koordinátáit ennek a múló jelenségnek a forrásához. Így az INTEGRAL-nak köszönhetően a tudósok egy kis távolságban (tehát a közelmúltban) és sokkal kisebb teljesítményű gamma-kitörési forrást észlelhetnek, ami fontos az azonosításához [17] .
• Összeállították az alumínium-26 eloszlásának térképét , amely lehetővé teszi az atom nukleoszintézisének folyamatával kapcsolatos ismeretek tisztázását. Folytatódik a munka a titán-44 eloszlásának feltérképezésén [18] .

Lásd még

• A fedélzeten röntgen- és gammadetektorokkal rendelkező űrhajók listája

Jegyzetek

1. ↑ Astrophysique nucléaire . irfu.cea.fr. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4.. (határozatlan)
2. ↑ Sur la piste des supernovae manquantes . irfu.cea.fr. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4.. (határozatlan)
3. ↑ à la recherche des sites de nucléosynthèse froide . irfu.cea.fr. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2021. december 25. (határozatlan)
4. ↑ Novae et supernovae . irfu.cea.fr. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4.. (határozatlan)
5. ↑ Szupernóva gravitációs nellák . irfu.cea.fr. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4.. (határozatlan)
6. ↑ 1 2 3 ESA Tudomány és technológia – Célok . sci.esa.int. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4.. (határozatlan)
7. ↑ 1 2 3 4 Roman Krivonos. INTEGRÁLIS . Nagyenergiájú Asztrofizikai Tanszék. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4.. (Orosz)
8. ↑ BJ Teegarden, SJ Sturner. A gammasugár-kitörések INTEGRÁLIS megfigyelései   // FEJ . — 1999-04. — P. 17.01 . Archiválva az eredetiből 2020. február 4-én.
9. ↑ Spektr-R fejlesztés . www.russianspaceweb.com. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 21. (határozatlan)
10. ↑ Spektr projekt története . www.russianspaceweb.com. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 19. (határozatlan)
11. ↑ Integrált  áttekintés . www.esa.int. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2012. október 19.
12. ↑ ESA Science & Technology – Meghosszabbított élettartam az ESA tudományos küldetéseihez . sci.esa.int. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. június 3. (határozatlan)
13. ↑ SPI kódolt maszk . A Képfeldolgozó Laboratórium . Letöltve: 2022. május 10. Az eredetiből archiválva : 2022. március 31. (határozatlan)
14. ↑ Raie d'annihilation pozitron/électron à 511 keV  (fr.) . Integrál. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4..
15. ↑ Identification des sources de haute energie  (francia) . Integrál. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4..
16. ↑ Cartes des sources gamma individuelles et mesure du fond cosmique X  (fr.) . Integrál. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4..
17. ↑ Sursauts gamma  (fr.) . Integrál. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4..
18. ↑ La Nucleosynthese  (francia) . Integrál. Letöltve: 2020. február 4. Az eredetiből archiválva : 2020. február 4..

Linkek

• Az obszervatórium hivatalos honlapja (hozzáférhetetlen link) . Letöltve: 2008. november 5. Az eredetiből archiválva : 2008. november 8.. (határozatlan) 
• A teljes égbolt katalógusa az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutatási Intézetének obszervatóriumi adataiból készült
• Az INTEGRAL projekt orosz tudományos adatainak központja
• INTEGRAL Obszervatórium - 10 év keringési pályán (2012-11-20)

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	LCCN : n2002012007 VIAF : 267710829 World Cat VIAF : 267710829