Integralin ensisilmäys gammamaailmaan

Integral's view of a gamma-ray burst
Integral onnistui näkemään on harvinaisen gammapurkauksen.
19 Joulukuu 2002

Euroopan avaruusjärjestön gammateleskooppi Integral on hyvässä kunnossa ja valmis toimintaan. Integralin ensimmäiset kuvat julkistettiin nyt keskiviikkona Pariisissa - ja tutkijat ovat jo nyt hyvin innoissaan.

Suurenergia-astrofysiikan silmin maailmankaikkeus on väkivaltainen paikka. Siellä on räjähtäviä tähtiä ja niiden kasaan romahtaneita kiertolaisia, äärimmäisen tiheitä neutronitähtiä sekä kaikkein äärimmäisiä tähtitaivaan kohteita, mustia aukkoja, jotka imevät sisäänsä ympärivää ainetta. Nämä kohteet lähettävät runsaasti röntgen- ja gammasäteilyä, sähkömagneettisen spektrin kaikkein äreintä säteilyä, joiden havaitseminen vaatii aivan erityisiä teleskooppeja. Siinä missä silmin näkyvä sähkömagneettinen säteily, tavallinen valo, pääsee tunkeutumaan avaruudesta ilmakehän läpi Maan pinnalle, ei suurienerginen säteily läpäise ilmakehää, vaan ainoa tapa havaita sitä on nousta avaruuteen.

ESAn Integral-gammateleskooppi laukaistiin kiertoradalle viime lokakuussa, ja käyttöönottovaiheen päätteeksi se on ottanut ensimmäiset kunnolliset kuvansa.

Integralin ensimmäinen kohde oli Joutsenen tähtikuviossa sijaitseva kiinnostava kohde X-1. Se oli eräs ensimmäisistä löydetyistä röntgen- ja gammasäteilyä lähettävistä kohteista, joka on ollut suurenergia-astrofysiikan tunnetuin kohde 60-luvulta alkaen. Suurin osa tähtitieteilijöistä olettaa, että X-1 on noin viisi kertaa omaa Aurinkoamma raskaampi musta aukko, joka kiertää läheisen tähden ympärillä. Tähtitieteellisesti hyvin lähellä meitä - 'vain' noin 10 000 valovuoden päässä - sijaitseva X-1 on eräs taivaan kirkkaimmista kohteista gammasäteilyn alueella, ja sen tutkiminen auttaa meitä ymmärtämään paremmin mustia aukkoja. Mitä todennäköisimmin myös oman galaksimme keskellä on musta aukko, mutta X-1:een verrattuna se on jättimäinen: Linnunradan keskustan musta aukko on massaltaan kolme miljoonaa Aurinkoa ja se määrää elämänrytmin galaksissamme.

Ensimmäisten kuvien joukossa oli myös miellyttävä yllätys: suuri gammapurkaus. Noin kaksi kertaa vuorokaudessa jostain päin avaruutta näyttää tulevan valtavan suuri gammapulssi, joka valaisee kirkkaudellaan koko taivaan gammasäteilyn aallonpituudella. Niiden synty ja alkuperä ovat vielä tuntemattomia, mutta tutkijat olettavat, että ne syntyvät neutronitähtien törmätessä toisiinsa jossain päin maailmankaikkeutta, jolloin tuloksena on mielikuvituksellisen paljon voimakasta säteilyä. Integral kykeni havaitsemaan yhden purkauksen synnyn ja kykenee varmasti varsinaisten havaintojensa avulla selventämään paljon tätä erikoista kosmista mysteeriä.

Integral's gamma-ray
Gammasäteily paljastaa maailmankaikkeuden kaikkein rajuimmat ilmiöt.

Integralissa on kaksi huippuluokan havaintolaitetta. IBIS-nimisen kameran lisäksi satelliitissa on SPI-spektrometri, joka kykenee mittaamaan kuinka paljon säteilyä kohteesta tulee eri gamma-alueen aallonpituuksilla; spektrometri hajoittaa säteilyn osiin ja tutkii eri osien kirkkauksia erikseen. Gammasäteiden havaitsemisen lisäksi on tärkeää tarkkailla kohteiden lähettämää röntgensöteilyä ja näkyvää valoa, joten Integralissa on mukana myös erilliset instrumentit niitä varten. Röntgenmonitori JEM-X on suomalaistanskalainen laite, jonka ovat suunnitelleet ja rakentaneet Helsingin yliopiston Observatorio ja suomalainen Metorex International Oy yhdessä Tanskan avaruustutkimusinstituutin kanssa.

Kaikki neljä laitetta havaitsevat kohdetta samanaikaisesti, jolloin kohteen käyttäytymistä voidaan tutkia paremmin. Integralin tiedot lähetetään Sveitsissä Geneven luona olevaan Integralin tieteelliseen tietokeskukseen (Integral Science Data Centre, ISDC), missä tiedot käsitellään ja jaetaan edelleen tutkijoille.

"Olemme hienosäätäneet ja kalibroineet instrumentteja nyt laukaisun jälkeen, jotta ne olisivat valmiina tieteelliseen työhön vuoden loppuun mennessä, jolloin tähtitieteilijät kautta maailman voivat aloittaa Integralin käyttämisen", sanoo Integralin tiedejohtajan työtä hoitava ESAn Arvind Parmar. "Tähän saakka ottamamme kuvat ja tekemämme havainnot osoittavat, että Integral kykenee vähintään yhtä hyviin tuloksiin kuin oletimmekin, ja todennäköisesti parempiinkin. Sen avulla pystymme saamaan varmasti selville paljon uusia asioita maailmankaikkeuden salaisuuksista."

Integralin lennon on tarkoitus kestää kahden vuoden ajan, mutta satelliitissa on mukana polttoainetta jopa viiden vuoden toimintaa varten.

Taustatietoja:

Integral preparation in ESTEC’s facilities.
Integral ESTECissä testattavana.

Integral laukaistiin avaruuteen venäläisellä Proton-kantoraketilla Baikonurin kosmodromista Kazakstanista 17. lokakuuta 2002. Satelliitti ohjattiin Maan ympärille hyvin soikealle kiertoradalle, jonka matalin piste on 9000 km:n ja korkein kohta 153 000 km:n korkeudella Maan pinnasta.

Vaikka Integral kiertää Maata korkealla ilmakehän yläpuolella, on sen harmina avaruussää. Avaruussääksi kutsutaan lähiavaruuden hiukkastilannetta, joka muuttuu Auringon aktiivisuuden mukaan jatkuvasti maanpäälisen säätilan tapaan: epätasaisesti puhaltavan Auringosta virtaavan hiukkasvirran ('aurinkotuulen') sähköisesti varatut hiukkaset pommittavat jatkuvasti satelliitteja, ja erityisesti Integralin kaltaiset satelliitit kärsivät siitä. Hiukkaset saattavat sokaista instrumentit hetkeksi, jolloin kuvan ottaminen tai spektrin havaitseminen häiriintyy. "Väläykset kestävät normaalisti vain 0,1 sekuntia, ja meidän pitää ohjelmoida havaintolaitteet siten, että ne suodattaisivat väläykset automaattisesti pois", toteaa IBIS-instrumentin päätutkija Pietro Ubertini. Erityisesti JEM-X on osoittautunut herkäksi hiukkaspommitukselle, joten se on pitänyt säätää avaruudessa kokonaan uudelleen sietämään avaruussään oikkuja paremmin.

* * *

Joutsenen tähtikuvion Cygnus X-1 on eräs voimakkaimmista gammakohteista taivaalla. X-1 sijaitsee Joutsenen 'kaulan' kohdalla jokseenkin tähtikuvion kahden uloimman tähden puolivälissä ja sen etäisyys Maasta on noin 10 000 valovuotta. Cygnus X-1 löydettiin 1960-luvulla ensimmäisten suurenergia-astrofysiikan kohteiden joukossa. Se on mitä todennäköisimmin sinistä jättiläistähteä kiertävä musta aukko, joka imee itseensä kumppanitähtensä kaasua. Sininen jättiläinen on nimeltään HDE 226868 ja sen pintalämpötila on peräti 31 000 astetta. X-1 kiertää jättilaistähden ympäri kerran 5,6 vuorokaudessa.

Lisätietoa antavat:

ESA - Communication Department
Media Relations Office
Tel: +33(0)1 53 69 7155
Fax: +33(0)1 53 69 7690

Dr Arvind Parmar, ESA – Acting Integral Project Scientist
ESA – ESTEC, Noordwijk, The Netherlands
Tel: +31 71 565 4532
E-mail: Arvind.Parmar@esa.int

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.