Integral
Vårt extrema universum
Den mest energirika formen av strålning kallas för gammastrålning. Sådan utsänds av våldsamma kosmiska processer och extrema objekt i universum.
Gammastrålning utsänds av exploderande stjärnor, sammansmältande neutronstjärnor, partiklar fångade i starka magnetfält och materia som blir uppslukad av svarta hål.
De våldsammaste explosioner som man känner till i universum ger upphov till gammablixtar. De observeras som plötsliga utbrott av gammastrålning som högst varar ett par minuter.
Gammastrålning kan inte tränga genom jordens atmosfär. För att studera denna strålning, och därmed vårt extrema universum, måste vi använda oss av satelliter som kretsar högt över atmosfären.
Integrals vetenskapliga mål
Integral-satelliten skall observera gammastrålningen från universum och därmed ge astronomerna den hittills tydligaste bilden av universums våldsammaste fenomen.
De lysande ringarna i mitten av bilden är efterglöden av en supernova som sågs explodera 1987. (bild: ESA)
Var kommer grundämnena från?
De grundämnen som vi själva och jorden består av - kol, syre, svavel, järn etc. - är skapade i stjärnornas glödande inre. När stjärnorna dör sprids dessa ämnen ut i rymden och kan så småningom komma att ingå i nya stjärnor med planeter, som kanske t.o.m. kan härbärgera liv. Mycket tunga stjärnor dör i gigantiska supernovaexplosioner som skapar stora mängder gammastrålning. Denna kommer främst från radioaktiva sönderfall av tunga grundämnen. Genom att observera strålningen med Integral kan forskarna alltså studera uppkomsten och halten av grundämnena på nära håll.
Effekterna av ett svart håls starka gravitationsfält kan ses när det suger åt sig materia från en närliggande stjärna. (bild: ESA)
Svarta hål och neutronstjärnor
När en tung stjärna exploderar är det inte all materia som kastas ut i rymden. Den innersta delen av stjärnan dras samman av gravitationskraften och slutar som ett extremt kompakt objekt -- en neutronstjärna eller ett svart hål. Många kompakta objekt utsänder energirik röntgen- och gammastrålning. Strålningen kommer från materia i deras närhet som accelereras till mycket höga hastigheter i objektens starka gravitationsfält. Integral skall lära oss mer om dessa exotiska objekt genom att studera deras emission av röntgen- och gammastrålning.
Några neutronstjärnor har så starka magnetfält att de kan accelerera elektroner till så höga hastigheter att de utsänder gammastrålar. (bild: ESA)
Gigantiska svarta hål, stora som vårt eget solsystem, antas gömma sig i de centrala delarna av de flesta galaxer. Innan gas och materia faller ner i hålet utsänds röntgen- och gammastrålning. (bild: ESA)
Kosmiska explosioner
Någon eller några gånger per dag registrerar satelliter plötsliga utbrott av gammastrålning som varar från bråkdelen av en sekund till flera minuter. Dessa utbrott, som kommer från godtyckliga riktningar, kallas gammablixtar (eng. gamma-ray bursts). Genom att studera den svaga efterglöden av gammablixtarna i synligt ljus har astronomerna funnit att explosionerna sker i mycket avlägsna galaxer och därfor måste vara enormt kraftiga. Det finns flera modellscenarion för uppkomsten av gammablixtarna: extremt kraftfulla supernovaexplosioner -- så kallade hypernovor, eller sammansmältning av en neutronstjärna och ett svart hål. Integral observerar dessa mystiska gammablixtar och bidrar till en bättre förståelse av de våldsamma processer i vilka de skapas.
En gammablixt kan komma från vilken riktning som helst och varar bara bråkdelar av en sekund eller ett fåtal minuter innan de försvinner igen. (bild: ESA)
Kompakta objekt som smälter samman är en möjlig orsak till gammablixtar. (bild: ESA)
Integral är en förkortning av International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory.
Integrals konstruktion
Integral-satelliten består av två huvuddelar, servicemodulen och nyttolastmodulen. Servicemodulen utgör den nedersta delen av Integral och innehåller satellitens "hushållningsutrustning", som sköter styrningen av satelliten, strömförsörjningen via solpanelerna och kommunikationen med jorden.
Nyttolastmodulen är monterad ovanpå servicemodulen och består av fyra vetenskapliga instrument. De två huvudinstrumenterna, SPI och IBIS, skall detektera gammastrålningen. SPI mäter strålningens fördeling på olika energier, d.v.s. spektrumet, medan IBIS fastlägger positionen av källorna som sände ut den detekterade gammastrålningen.
De två huvudinstrumenterna kompletteras av röntgenteleskopet, JEM-X, som är utvecklat med svenskt deltagande under dansk ledning. JEM-X kan med bättre precision fastställa källornas position. Det fjärde instrumentet, OMC, är en optisk kamera som kan registrera synligt ljus från källorna.
Omloppsbanan
Integral befinner sig i en avlång bana runt jorden med en omloppstid på tre dagar. Banans lägsta punkt ligger 10 000 km över jordens yta, medan den högsta punkten ligger 153 000 km över jordytan -- d.v.s. omkring halva avståndet till månen. Den mycket avlånga banan är avgörande för att missionen skall lyckas, eftersom Integral kommer att befinna sig utanför jordens strålningsbälten större delen av tiden. Annars skulle denna strålning ha stört satellitens observationer av universum. Strålningsbältena består av elektrisk laddade partiklar som är fångade i jordens magnetfält. Med den valda banan kommer Integral under 90% av tiden att vara utanför strålningsbältena.
Fakta om Integral:
| Mål: | Att detektera gammastrålning från rymden med en hittills ouppnådd känslighet och samtidigt genom- föra observationer i röntgen- strålning och synligt ljus. |
| Vikt: | 4,1 ton vid uppskjutningen. |
| Storlek: | 5 m hög och 3,7 m i diameter. Solpanelerna har en spännvidd på 16 meter i utvecklat tillstånd. |
| Omloppstid: | 72 timmar |
| Största avstånd: | 10 000 km |
| Minsta avstånd: | 153 000 km |
| Livstid: | 2-5 år |