INTEGRAL

[Scorus]

Satelita astronomiczny INTERGAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) jest europejskim (ESA) obserwatorium astrofizycznym zaprojektowanym w celu wykonania badań astronomicznych źródeł promieniowania gamma w zakresie energii 15 keV - 10 MeV. INTEGRAL dostarcza nowego wglądu w egzotyczne obiekty we Wszechświecie, takie jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe, supernowe i jądra aktywnych galaktyk. Pozwala także na badanie takich gwałtownych zjawisk jak błyski gamma i tworzenie nowych pierwiastków chemicznych. Jest to możliwe dzięki wysokorozdzielczej spektroskopii i obrazowaniu emisji gamma (rozdzielczość kątowa 12'). Umożliwia także prowadzenie jednoczesnych obserwacji w zakresie optycznym (pasmo V 500 - 600 nm) i rentgenowskim (3 - 35 keV), będąc obserwatorium pracującym w najszerszym zakresie widma w historii. Do szczegółowych celów naukowych misji należą: badania zwartych obierków (białych karłów, gwiazd neutronowych, kandydatów na czarne dziury); obserwacje źródeł pozagalaktycznych (galaktyk, gromad galaktyk, AGN, galaktyk Seyferta, blazarów, oraz rozproszonego tła gamma); badania nukleosyntezy w gwiazdach oraz nukleosyntezy eksplozywnej w supernowych i nowych; badania struktury Galaktyki (obserwacje kompleksów chmur molekularnych, mapowanie emisji w kontinuum i poszczególnych linach); zbadanie procesów związanych z przyspieszaniem cząstek przyspieszaniem w jądrze galaktycznym; oraz zidentyfikowanie źródeł promieniowania wysokoenergetycznego (niezidentyfikowanych obiektów emitujących promieniowanie gamma). INTEGRAL może ponadto rejestrować niespodziewane zjawiska obserwując płaszczyznę Galaktyki przez wiele tygodni, w ramach szczegółowych przeglądów.

Szczegółowy opis misji:
http://www.astronautyka.org/index.php/topic,48.0.html


Za pomocą monitora optycznego OMC wykonano badania fotometryczne 20 podójnych układów zaćminiownych, których krzwa zmian blasku nie była wcześniej analizowana. OMC jest dobrym instrumentem do takich pomiarów, ponieważ pozwala na długie, nieprzerwane obserwacje celu, do 2.5 dnia. Dzięki temu możliwe były badania układó o okresie orbitalnym kilku dni. Uzyskane dane pozwoliły na stwierdzenie, że wszystkie za wyjątkiem 1 układu to układy rozdzielone (obie gwiazdy nie znajdują się we wspólnej atmosferze). Okres orbitalny wyniosł on około 1 dnia do 5 dni, tylko 1 układ miał krótki okres (około 18 godzin), a 1 miał okrses ok. 10.4 dnia. Jeden system (ET Vel) charakteryzował się orbitą silnie eklscentruczną (e=0.0737). Dla 10 systemów gwiazda główna była większa od towarzysza. 5 układów może posiadać też 3 składnik.

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=44019

[Scorus]

INTEGRAL wykonał jedne z nielicznych obserwacji magnetara w zakresie bardzo wysokich energii. Obserwowany obiekt to 1E1547.0-5408, będący też anormalnym pulsarem rentgenowskim (Anomalous X-ray Pulsar - AXP). Znanych jest tylko 9 takich obiektów. AXP to izolowane, młode pulsary z bardzo silnym polem magnetycznym.

1E 1547.0-5408 został odkryty przez satelitę Einstein, a obserwacje za pomocą ASCA, Chandra, XMM-Newton i Swift wykazały, że jest on przedstawicielem AXP.

W ostatnich tygodniach wykazał on kilka słabych rozbłysków, a w ostatnich dniach kilka znacznie silniejszych. Pierwsze wskazówki, że magneta ten wszedł w okres silnych rozbłysków pochodziły z 22 stycznia, gdy dane z teleskopu BAT na Swift i GBM na Fermim wykazały serię intensywnych sygnałów z jego otoczenia. Ponadto system detektorów tła (Anti-Coincidence System - ACS) instrumentu SPI satelity INTEGRAL (system ten wykrywa błyski gamma) również zaobserwowały wzmożony sygnał. Rozbłyski były jednymi z najsilniejszych zaobserwowanych przez satelitę INTEGRAL. 24 i 25 stycznia wykonano również dokładniejsze obserwacje za pomocą innych instrumentów INTEGRAL. Zebrane dane pozwoliły na określenie spektrum rentgenowskiego tego obiektu. Zaobserwowano w nim cechy charakterystyczne dla emisji z dżetów albo innych procesów nietermicznych. Emisja nie była raczej związana z gorącą plamą na powierzchni gwiazdy neutronowej.

Ponadto równoległe obserwacje w niższych energiach wykonane przez teleskop XRT na Swift wykazały, że promieniowanie magnetara przechodziło przez obszar Galaktyki bogaty w pył. Na obrazie rentgenowskim utworzyło to halo wokół obserwowanego obiektu,. Dzięki temu możliwe były również badania ośrodka międzygwiezdnego.

Planowane są dalsze obserwacje 1E1547.0-5408.

http://rosetta.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=44074

[Scorus]

W okresie ostatnich 6 lat za pomocą instrumentu IBIS wykonano istotne obserwacje masywnych gwiazd podwójnych emitujących promieniowanie rentgenowskie (High Mass X-ray Binaries - HMXB). IBIS wykrył wiele nowych HMXB zawierających nadolbrzymy typu widmowego OB (klasa Supergiant High Mass X-ray Binaries - SGXB). IBIS pozwolił na wyróżnienie w obrębie SGXB dwóch nieznanych wcześniej podklas: zasłoniętych SGXB (Highly Obscured SGXB), oraz nadolbrzymów o emisji rentgenowskiej szybko zmieniającej się w czasie (Supergiant Fast X-ray Transients - SFXT). SFXT charakteryzują się krótkimi, ale rzadkimi rozbłyskami rentgenowskimi (wykrywano kilka na rok) oraz długimi okresami braku aktywności. Z tego powodu wykrycie periodyczności rozbłysków było trudne i wymagało długoterminowych, ciągłych obserwacji za pomocą czułego instrumentu o szerokim polu widzenia. Ostatnie analizy obiektu SAX J1818.6-1703 wykryto 30-dniową zmianę emisji będącą najprawdopodobniej odbiciem okresu orbitalnego nadolbrzymów w tym układzie. Dalsza analiza danych z IBIS/ISGRI i teleskopu BAT na Swift wykazała wysoką powtarzalność aktywności źródła. Wykryto kilka nowych rozbłysków oraz wysoką emisję podczas przejść gwiazdy przez perycentrum orbity w układzie. Obecnie znanych jest kilka ). SFXT charakteryzujących się rozbłyskami powtarzalnymi z różnymi okresami.

http://rosetta.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=44124

[Scorus]

INGERLA wykonał obserwacje zmian czasie polaryzacji promieniowania gamma z rozbłysku GRB 041219A. INTEGRAL nie jest zoptymalizowany do badań błysków gamma, ale wiele razy znajdują się one w polu widzenia instrumentów. Wtedy uzyskiwane dane są bardzo wartościowe z uwali na wysoką rozdzielczość kątową i wysoką czułość. Im bliżej centrum pola widzenia instrumentów znajduje się rozbłysk, tym rozdzielczość spektralna i przestrzenna jest wyższa.

Rozbłysk GRB 041219A został zaobserwowany 19 grudnia 2004r, bardzo blisko (około 3 stopni) od centrum pola widzenia instrumentu IBIS, czyli w rejonie jego maksymalnej czułości. IBIS jest instrumentem obrazującym, ale detektory: scyntylacyjny PICsIT, oraz oparty na kryształach półprzewodnikowych detektor ISGRI mogą być zastosowane jako polarymetr Comptona gdy źródło jest dostatecznie jasne. GRB 041219A był najjaśniejszym rozbłyskiem zaobserwowanych przez satelitę INTEGRAL. Dzięki temu możliwa była analiza zmian polaryzacji w czasie. W przypadku innych rozbłysków emisja była zbyt słaba aby zmierzyć polaryzację w krótkich odcinkach czasu. Pomiar polaryzacji wymagał integracji przez cały okres trwania rozbłysku, co maskowało zmiany czasowe. W tym wypadku pomiary były wykonywane w 10-sekundowacyh blokach czasowych. W okresie kilku minut zaobserwowano modulację polaryzacji. Ponadto w czasie zmieniała się też faza polaryzacji. Inne rozbłyski też mogą wykazywać takie właściwości, ale emisja jest zbyt słaba aby mogły zostać zaobserwowane.

Detekcja modulacji polaryzacji nakłada duże ograniczenia na modele synchrotronowej emisji GRB przez elektrony w polu magnetycznym. Nie można jednak jeszcze odkryć konkretnych modeli.

http://rosetta.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=44561

[Scorus]

Instrument IBIS  wykonał nietypowe obserwacje magnetara 1E 1547.0-5408. Jest to jeden z 10 znanych anormalnych pulsarów rentgenowskich (Anomalous X-ray Pulsars - AXP), samotnych gwiazd neutronowych o bardzo silnym polu magnetycznym. 22 stycznia 2009r satelity wykryły silne rozbłyski z tego źródła. System osłon (Anti-Coincidence Shield – ACS) instrumentu SPI wykrył ponad 200 rozbłysków w czasie kilku godzin. Emisja była na tyle silna, że przeszła przez ściany teleskopu IBIS wywołując chwilowe nasycenie telemetrii odczytami z detektora ISGRI. Krótkie rozbłyski były prawdopodobnie wywołane przez pęknięcia w skorupie gwiazdy neutronowej albo przez rekolekcję linii sił pola magnetycznego. Po nich następowała mniej energetyczna emisja wykazująca czasem pulsacje zgodne z okresem rotacji gwiazdy.

Był o jeden z nielicznych przypadków, gdy IBIS wykonał wartościowe obserwacje celu znajdującego się poza jego polem widzenia. Gdyby magnetar znajdował się w jego polu widzenia, telemetria zostałaby wysycona odczytami z detektora, i spektrum energii nie mogłoby zostać otrzymane. INTEGRAL dostarczył też innych wartościowych informacji o źródle i rozbłyskach podczas serii obserwacji rozpoczętych  25 stycznia. Analiza danych jest w toku.

http://rosetta.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=44558

[Scorus]

Satelity INTEGRAL oraz XMM-Newton wykonały szczegółowe obserwacje pierwszego od 10 lat powtarzalnego źródła miękkiego promieniowania gamma (Soft Gamma Repeter – SGR). Zostało ono odkryte przez satelitę Swift.

SGR są obok anomalnych pulsarów rentgenowskich (Anomalous X-ray Pulsars – AXP) jedną z klas magnetarów. Aktywność SGR nie jest stała. Występują okresy w których emisja może być nawet 100 razy silniejsza niż normalnie. Źródło może zachowywać się spokojnie przez wiele dziesięcioleciu, przez co wiele takich obiektów mogło nie zostać jeszcze zaobserwowanych. Rozbłyski mogą trwać niewiele godzin, przez co istotne jest wykonanie obserwacji tak szybko jak to jest możliwe.

Lokalizacja obiektu, oznaczonego jako SGR 0501+4516 była możliwa dzięki satelicie Swift, który za pomocą instrumentu BAT może obserwować do 10% nieba. Po określeniu jego lokalizacji możliwe było zaplanowanie obserwacji za pomocą obserwatoriów naziemnych, oraz satelitów INTEGRAL i XMM-Newton. Wykonanie obserwacji naziemnych nie wymaga wielu zabiegów, ale repozycjonowanie satelitów wymaga większych przygotowań. INTEGRAL i XMM-Newton uczestniczą jednak w programie Target of Opportunity, który pozwala na szybkie wykonanie obserwacjo nowych rozbłysków i źródeł zmiennych.

SGR 0501+4516 został wykryty przez Swift 22 sierpnia 2008r. Był to pierwszy nowy SGR od 10 lat. Obserwacje za pomocą satelitów INTEGRAL i XMM-Newton zostały rozpoczęte 15 godzin po jego odkryciu i trwały kilka tygodni. Pozwoliło to na dokładne śledzenie ewolucji obiektu.

XMM-Newton prowadził obserwacje w czasie gdy emisja była bardzo intensywna. Pozwoliło to na badania zachowania się źródła w czasie oraz śledzenie zmian jego charakterystyk spektralnych. Analiza zmian źródła w czasie ujawniła, że tempo jego rotacji powoli spadało. Następowało to, gdy źródło wracało do normalnego stanu po intensywnym rozbłysku.

Obserwacje wykonane przez satelitę INTEGRAL pokazały, że wysokoenergetyczny komponent emisji był obecny w czasie 1 – 2 dni po rozbłysku, a potem słabł i szybko stał się niewykrywalny. Po raz pierwszy wykonano tego typu obserwacje magnetara.

Dalsza analiza danych z XMM-Newton pokazała, że zachowanie SGR 0501+4516 było mało typowe dla zwykłego SGR. Intensywny rozbłysk był typowy dla SGR, ale spektrum energii było bardziej strome, przypominało spektrum AXP. Ponadto obserwacje innego magnetara - AXP 1E 1547.0-5408 wykazały zachowanie podobne do SGR. Może to wskazywać, że podział magnetarów na klasy SGR i APX jest mało zasadny.

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=45022

[Scorus]

Część emisji gamma Drogi Mlecznej wykryta przez satelitę INTEGARL interpretowana czasami jako efekt istnienia ciemnej materii okazała się być produkowana przez pozytony poruszające się przez Galaktykę.

Podczas anihilacji elektronu i pozytonu uwalniana jest energia w postaci promieniowania gamma. Pozytony w Galaktyce poruszają się z szybkością zbliżoną do szybkości światła. Zanim wyhamują do tego stopnia, aby mogły anihilować z elektronami w gęstych chmurach materii międzygwiazdowej przebywają dystans tysięcy lat świetlnych.

Pomiary emisji gamma Drogi Mlecznej wykonane za pomocą satelity INTEGRAL w okresie 5 lat pokazały, że w obszarze jądra galaktyki natężenie tego promieniowania jest o około 50% wyższe niż w jej dysku. Dzięki temu część naukowców wyrażała pogląd, że jest za nie odpowiedzialna ciemna materia. Promieniowane to byłoby produkowane przez pozytonu wytwarzane podczas rozpadu hipotetycznych cząstek tworzących ciemną materię.

Nowe interpretacje pomiarów wskazują jednak, iż obserwowany rozkład natężenia promieniowania w Galaktyce można wyjaśnić na podstawie modeli propagacji pozytonów pochodzących z rozpadu radioaktywnych izotopów (powstających podczas eksplozji supernowych) w Galaktyce.

Obserwowany rozkład jest zgodny z modelem zakładającym, że źródłem pozytonów jest rozpad radioaktywnych izotopów niklu, tytanu i glinu produkowanych przez supernowe. Około połowy pozytonów produkowanych w dysku galaktycznym ucieka w halo Galaktyki, gdzie anihilują. Natomiast w obszarze wybrzuszenia centralnego Galaktyki większość pozytonów nie ma możliwości ucieczki do halo.

http://astronomynow.com/news/n0907/10GR/
   

[Scorus]

Na podstawie danych z instrumentu IBIS satelity INTEGRAL opracowano 4 już katalog źródeł promieniowania gamma na niebie. W stosunku do 3 wersji katalogu zawiera on 331 nowych źródeł.

Prezentowana ilustracja przedstawia położenie nowych źródeł na niebie. Tło wskazuje wzrost łącznego czasu ekspozycji w stosunku do katalogu wersji 3. Z nowych źródeł 120 to źródła pozagalakatyczynymi. Zaznaczono je zielnymi kółkami. Tylko 25 z nowych źródeł gamma jest tożsama ze znanymi obiektami w naszej Galaktyce. Pozostałe pozostają niezidentyfikowane. Zaznaczono je czerwonymi krzyżykami.

Wyszukiwanie nowych źródeł jest związane ze wzrastającym łącznym czasem obserwacji. Nadal wiele z nich jest położnych w Drodze Mlecznej. Fakt, że duża ich część to źródła niezidentyfikowane pokazuje, że INTEGARL osiągnął już stopień czułości nieosiągalny dla wcześniejszych satelitów rejestrujących promieniowanie gamma.

W przyszłości dane z satelity INTEGRAL będą pozwalały na odszukiwanie kolejnych źródeł w obrębie Drogi Mlecznej. Ich dalsze obserwacje będą niezbędno to ich identyfikacji. Nie wszystkie źródła położone blisko płaszczyzny Drogi Mlecznej są jednak związane z naszą Galaktyką. Część zidentyfikowanych do tej pory źródeł okazała się być obiektami pozagalakatyczymi przeświecającymi przez Drogę Mleczną.

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=45620

[Scorus]

W ostatnich latach satelita INTEGRAL wykonywał obserwacje wraz z satelitą Fermi. Wiele ze źródeł obserwowanych przez teleskop LAT satelity Fermi mogło emitować promieniowane przy energiach 20 keV, czyli w zakresie pracy instrumentu IBIS satelity INTEGARL. Obecnie wykonano próby korelacji źródeł obserwowanych przez oba satelity.

Z obserwacjami IBIS starano się skorelować 205 źródeł wykrytych przez LAT. Udało się to jednak tylko w 14 przypadkach, chociaż katalog IBIS zawiera 720 źródła. Większość ze skorelowanych źródeł (10 obiektów) to zidentyfikowane optycznie blazary. Pozostałe to dwa samotne pulsary - pulsar Vela i pulsar w mgławicy Krab, oraz dwa masywne podwójne układy rentgenowskie (High-Mass X-ray Binaries - HMXB) - LS I +61 303 i LS 5039.

Ponadto możliwe, że udało się skorelować jeszcze 2 źródła. Jednym z nich jest masywny układ podwójny Eta Carinae w którym emisja powstaje na skutek zderzeń wiatrów gwiazdowych. Niedawno został on zidentyfikowany jako źródło miękkiego promieniowania gamma na podstawie danych z satelity INTEGARL. Drugim źródłem jest IGR J17459-2902 położony w  okolicach centrum Drogi Mlecznej. Jednak nadal 189 źródeł LAT nie ma odpowiednika  obserwacjach IBIS.

Za wyjątkiem Eta Carinae w danych IBIS nie udało się znaleźć żadnego źródła wykrytego przez LAT o intensywności poniżej 1 mCrab, ponieważ duże części nieba były obserwowane ze znacznie mniejszą czułością (około 0.1 mCrab). Wskazuje to, że typowe źródła obserwowane przez LAT są albo za słabe albo za silne w zakresie energii IBIS. Instrument ten w większości wypadków nie może przynieść istotnych informacji na temat rozkładu energii w emisji tych źródeł.

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=46248

[Scorus]

Nowo opracowana technika analizy danych pozwoliła na zwiększenie czułości przeglądów wykonanych za pomocą instrumentu IBIS i wykrycie nowych źródeł:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=47532

[Scorus]

Pomiary promieniowania gamma powstającego podczas rozpadu izotopou Al-26 pozwoliły na niezależne od innych technik oszacowanie wieku najbliższej grupy młodych gwiazd, asociacji Skorpion - Centaur.
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=48042

[Scorus]

W ostatnim czasie za pomocą GMB na satelicie Fermi wykryta została okresowa zmienność emisji rentgenowskiej mgławicy Krab, stsowanej jako standard kalibracyjny. Potwierdziły to różne instrumenty, na satelitach INTEGRAL, Swift i RXTE. Obserwacje z satelity INTEGRAL były bardzo przydatne, ponieważ znajduje się on na silnie eliptycznej orbicie i może wykonywać pomiary poza pasami van Allena, przy innym tle radiacyjnym niż pozostałę misje. Spadki poziomu emisji są związane z mgławicą a nie pulsarem. Mogą być wywołane zmianami w mechaniźmie rozpędzania elektronów, np wahaniami natężenia pola magnetycznego. W przyszłości konieczne może być precyzyjne monitorowanie mgławicy w celu jej używania jako standardu.
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=48124
http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/crab-nebula-surprise.html

[Scorus]

Obserwacje emisji gamma z dżetów czarnej dziury w układzie Cygnus X-1:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=48587

Oszacowania skali nieregularności kwantowych przestrzeni na bazie pomiarów polaryzacji promieniowania gamma z rozbłysków:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=48879

Obserwacje odbijania promieniowania rentgenowskiego od gęstych obłoków wokół jąder galaktyk aktywnych, wymuszające konieczność modyfikacji opisujących je modeli:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=49019

Obserwacje wysokoenergetycznej emisji wywołanej przez elektrony promieniowania kosmicznego w ośrodku międzygwiazdowym:
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=49791

[Scorus]

Za pomocą IBIS udało się uzyskać pierwszy rozciągły obraz mgławicy energetycznych cząstek wokół pulsara Vela w zakresie twardego promieniowania rentgenowskiego.
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=49886

Niedługo poleci NuSTAR, który dostarczy pierwszego przeglądu nieba w zakresie twardego promieniowania X. Wątek na jego temat ukaże się niebawem.

[Scorus]

Obserwacje twardej emisji rentgenowskiej podczas rozbłysków magnetara 1E 15747.0-5408 rzuciły nowe światło na mechanizmy powstawania emisji u tego typu gwiazd neutronowych.
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=50257