Opis: Utisak umjetnika o ESA-inoj orbiti oko gama-opservatorija Integral. Kreditna slika: ESA
Integral, ESA-in međunarodni gama-Ray astrofizički laboratorij pokrenut je prije deset godina. Ovo je dobro vrijeme da se osvrnemo se na neke od najistaknutijih dijelova prvog desetljeća misije i nastavimo prema svojoj budućnosti te proučimo detalje najosjetljivijeg, najpreciznijeg i najnaprednijeg opservatorija gama zraka. Ali misija je imala i nedavno uzbudljivo istraživanje ostatka supernove.
Integral je uistinu međunarodna misija s sudjelovanjem svih država članica ESA-e i Sjedinjenih Država, Rusije, Češke i Poljske. Pokrenuo je iz Baikonura, Kazahstan, 17. listopada 2002. To je bio prvi svemirski opservatorij koji je istovremeno promatrao objekte u gama zracima, X-zrakama i vidljivoj svjetlosti. Gama zrake iz svemira mogu se detektirati samo iznad Zemljine atmosfere, pa Integral kruži Zemljom u visoko eliptičnoj orbiti jednom svaka tri dana, provodeći većinu svog vremena na nadmorskoj visini većoj od 60 000 kilometara - daleko izvan Zemljinih zračnih pojaseva, kako bi se izbjegle smetnje pozadinski efekti zračenja. Može otkriti zračenje iz dalekih događaja i iz procesa koji oblikuju Svemir. Njeni glavni ciljevi su eksplozije gama zraka, eksplozije supernove i regije u svemiru za koje se mislilo da sadrže crne rupe.
Visina 5 metara i težina više od 4 tone Integral ima dva glavna dijela. Servisni modul je donji dio satelita koji sadrži sve podsustave svemirskih letjelica, potrebne za podršku misiji: satelitski sustavi, uključujući proizvodnju solarne energije, klimatizaciju i kontrolu, rukovanje podacima, telekomunikacije i toplinu, upravljanje stavom i orbitu. Modul korisnog opterećenja montiran je na servisnom modulu i nosi znanstvene instrumente. Teži 2 tone, što ga čini najtežom koju je ESA ikada stavio u orbitu zbog velikog područja detektora potrebnog za snimanje rijetkih i prodornih gama zraka i zaštite detektora od pozadinskog zračenja kako bi bili osjetljivi. Postoje dva glavna instrumenta za otkrivanje gama zraka. Imager koji proizvodi neke od najoštrijih slika gama zraka i spektrometar koji vrlo precizno mjeri energiju gama zraka. Dva druga instrumenta, rendgenski monitor i optička kamera, pomažu u prepoznavanju izvora gama zraka.
Tijekom svoje desetgodišnje misije Integral je detaljno ucrtao središnju regiju našeg Mliječnog puta, Galaktičku izbočinu, bogatu varijabilnim visokoenergetskim izvorima rendgenskih i gama zraka. Svemirski brod je prvi put preslikao čitavo nebo s specifičnom energijom proizvedenom uništavanjem elektrona sa svojim pozitronskim anti česticama. Prema emisiji gama zraka koju je vidio Integral, otprilike 15 milijuna trilijuna bilijuna pari elektrona i pozitrona uništavaju se svake sekunde u blizini Galaktičkog centra, što je preko šest tisuća puta više od svjetline našeg Sunca.
Binarni uređaj s crnom rupom, Cygnus X-1, trenutno je u procesu rascjepanja prateće zvijezde na komade i puštanja plina. Proučavajući ovu izuzetno vruću tvar samo milisekundu prije nego što je uronio u čeljusti crne rupe, Integral je otkrio da neki od njih mogu bježati po strukturiranim linijama magnetskog polja. Proučavajući poravnavanje valova visokoenergetskog zračenja koji potječu iz maglice Crab, Integral je ustanovio da je zračenje snažno usklađeno s osi rotacije pulsara. To znači da značajan udio čestica koje stvaraju intenzivno zračenje mora poticati iz izuzetno organizirane strukture vrlo blizu pulsara, možda čak i izravno iz snažnih mlazeva koji zrače iz zvjezdane jezgre koja se okreće.
Upravo danas je ESA izvijestio da je Integral izvršio prvo izravno otkrivanje radioaktivnog titana povezanog s ostatkom supernove 1987A. Supernova 1987A, smještena u velikom magnetskom oblaku, bila je dovoljno blizu da je golim okom mogla vidjeti u veljači 1987., kada je njezino svjetlo prvi put stiglo na Zemlju. Supernove mogu kratko vrijeme zasjati kao čitave galaksije zbog ogromne količine energije koja se oslobađa u eksploziji, ali nakon što je početni bljesak izblijedio, ukupna svjetlost dolazi od prirodnog raspada radioaktivnih elemenata nastalih u eksploziji. Radioaktivno propadanje možda je napajalo užareni ostatak oko Supernove 1987A u posljednjih 20 godina.
Tijekom vrhunca eksplozije detektirani su elementi od kisika do kalcija koji predstavljaju vanjske slojeve izbacivanja. Ubrzo nakon toga, materijali iz unutarnjih slojeva mogli su se vidjeti u radioaktivnom raspadanju nikla-56 u kobalt-56, i daljnjem raspadu na željezo-56. Sada, nakon više od 1000 sati promatranja od strane Integrala, prvi put otkriveni su visokoenergetski X-zraci iz radioaktivnog titana-44 u ostatku supernove 1987A. Procjenjuje se da je ukupna masa titana-44, proizvedena neposredno nakon propadanja jezgre potomke SN1987A, iznosila 0,03% mase našeg Sunca. To je blizu gornjoj granici teorijskih predviđanja i gotovo dvostruko veće količine u ostatku supernove Cas A, jedinom drugom ostatku gdje je otkriven titan-44. Smatra se da su i Cas A i SN1987A mogu biti iznimni slučajevi
Christoph Winkler, ESA-in znanstvenik za integralni projekt, kaže da će „Buduća znanost s Integralom možda uključivati karakterizaciju visokoenergetskog zračenja iz eksplozije supernove unutar našeg Mliječnog puta, događaj koji je odavno kasan“.
Više informacija o Integralu potražite ovdje
i o Integralovoj studiji Supernove 1987A ovdje
