Bildtext: Konstnärens intryck av ESA: s kretsloppsintegrerade observatör för gammastrålning. Bildkredit: ESA
Integrerat, ESA: s International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory lanserades för tio år sedan den här veckan. Detta är en bra tid att titta tillbaka på några av höjdpunkterna i uppdragets första decennium och framåt för dess framtid, för att studera detaljerna i det mest känsliga, exakta och avancerade gammastråleobservatorium som någonsin har lanserats. Men uppdraget har också haft en del nyligen spännande forskning om en supernova-rest.
Integral är ett verkligt internationellt uppdrag med deltagande av alla medlemsstater i ESA och USA, Ryssland, Tjeckien och Polen. Den lanserades från Baikonur, Kazakstan den 17 oktober 2002. Det var det första rymdobservatoriet som samtidigt observerade objekt i gammastrålar, röntgenstrålar och synligt ljus. Gamma-strålar från rymden kan bara upptäckas över jordens atmosfär så Integral cirklar jorden i en mycket elliptisk bana en gång var tredje dag och tillbringar större delen av sin tid på en höjd över 60 000 kilometer - långt utanför jordens strålningsbälten, för att undvika störningar från bakgrundsstrålningseffekter. Den kan upptäcka strålning från händelser långt borta och från processerna som formar universum. Dess huvudsakliga mål är gammastrålar, supernovaexplosioner och regioner i universum som tros innehålla svarta hål.
5 meter hög och mer än 4 ton vikt Integral har två huvuddelar. Servicemodulen är den nedre delen av satelliten som innehåller alla rymdskeppssystem, som krävs för att stödja uppdraget: satellitsystemen, inklusive solenergiproduktion, kraftkonditionering och styrning, datahantering, telekommunikation och termisk, attityd och bana kontroll. Nyttolastmodulen är monterad på servicemodulen och bär de vetenskapliga instrumenten. Den väger 2 ton, vilket gör det till den tyngsta som någonsin har placerats i omloppsbana av ESA, på grund av detektorernas stora area som behövs för att fånga glesa och penetrerande gammastrålar och för att skydda detektorerna från bakgrundstrålning för att göra dem känsliga. Det finns två huvudinstrument som upptäcker gammastrålar. En bildspelare som producerar några av de skarpaste gammastrålebilderna och en spektrometer som mäter gammastrålenergier mycket exakt. Två andra instrument, en röntgenmonitor och en optisk kamera, hjälper till att identifiera gammastrålekällor.
Under sitt förlängda tioåriga uppdrag har Integral kartlagt i stor detalj den centrala regionen i vår Vintergatan, Galactic Bulge, rik på variabla högenergiska röntgen- och gammastrålekällor. Rymdskeppet har för första gången kartlagt hela himlen vid den specifika energin som produceras genom förintelsen av elektroner med deras positron-antipartiklar. Enligt gamma-stråleutsläpp som Integral har sett, förstörs cirka 15 miljoner biljoner biljoner biljoner elektroner och positroner varje sekund nära Galactic Center, det vill säga över sex tusen gånger ljusets ljusstyrka.
En svart-hålig binär, Cygnus X-1, håller för närvarande på att riva en följeslagare i bitar och gorga på sin gas. Efter att ha studerat denna extremt heta materia bara ett millisekund innan det kastar sig i käftarna i det svarta hålet, har Integral upptäckt att en del av det kan rymma längs strukturerade magnetfältlinjer. Genom att studera inriktningen på vågorna för högenergistrålning som härstammar från krabba nebulosan fann Integral att strålningen är starkt i linje med pulsars rotationsaxel. Detta innebär att en betydande del av partiklarna som alstrar den intensiva strålningen måste komma från en extremt organiserad struktur mycket nära pulsaren, kanske till och med direkt från de kraftfulla strålarna som strålar ut från den snurrande stjärnkärnan.
Precis idag rapporterade ESA att Integral har gjort den första direkta upptäckten av radioaktivt titan förknippat med supernovarester 1987A. Supernova 1987A, beläget i det stora magellanska molnet, var tillräckligt nära för att ses med blotta ögat i februari 1987, då dess ljus först nådde jorden. Supernovaer kan lysa lika starkt som hela galaxer för en kort tid på grund av den enorma mängden energi som släpps ut i explosionen, men efter att den första blixten har försvunnit kommer den totala ljusstyrkan från det naturliga förfallet av radioaktiva element som produceras i explosionen. Det radioaktiva förfallet kan ha drivit den glödande resten kring Supernova 1987A under de senaste 20 åren.
Under toppen av explosionen upptäcktes element från syre till kalcium, som representerar de yttre skikten i ejecta. Strax efter kunde signaturer av materialet från de inre skikten ses i det radioaktiva förfallet av nickel-56 till kobolt-56, och dess efterföljande förfall till järn-56. Nu, efter mer än 1000 timmars observation av integrerade, har högenergi röntgenstrålar från radioaktivt titan-44 i supernovarester 1987A detekterats för första gången. Det uppskattas att den totala massan av titan-44 som producerades strax efter kärnans kollaps av SN1987As stamfaderstjärna uppgick till 0,03% av massan i vår egen sol. Detta är nära den övre gränsen för teoretiska förutsägelser och nästan dubbelt så mycket som sett i supernovaresten Cas A, den enda andra rest där titan-44 har upptäckts. Det antas att både Cas A och SN1987A kan vara exceptionella fall
Christoph Winkler, ESA: s integralprojektforskare säger "Framtida vetenskap med Integral kan inkludera karaktäriseringen av högenergistrålning från en supernovaexplosion inom vårt Vintergatan, en händelse som är försenad."
Läs mer om Integral här
och om Integrals studie av Supernova 1987A här
