Neil Gehrels Swift Observatory

Neil Gehrels Swift Observatory
Swift Observatory spacecraft model.png
Neil Gehrels Swift Observatory
Namn

Explorer-84 MIDEX-3 Swift Gamma Ray Burst Explorer
Typ av uppdrag Gammastrålning astronomi
Operatör NASA / Pennsylvania State University
COSPAR ID 2004-047A Edit this at Wikidata
SATCAT nr. 28485
Hemsida swift .gsfc .nasa .gov
Uppdragets varaktighet
2 år (planerad) 18 år, 3 månader, 13 dagar ( pågår )
Rymdskeppsegenskaper
Rymdskepp Utforskare LXXXIV
Typ av rymdfarkost Swift Gamma Ray Burst Explorer
Buss LEOStar-3
Tillverkare Spectrum Astro
Lanseringsmassa 1 470 kg (3 240 lb)
Torr massa 613 kg (1 351 lb)
Lastmassa 843 kg (1 858 lb)
Mått 5,6 × 5,4 m (18 × 18 fot)
Kraft 1040 watt
Uppdragets början
Lanseringsdag 20 november 2004, 17:16:01 UTC
Raket Delta II 7320-10C (Delta 309)
Starta webbplats Cape Canaveral , SLC-17A
Entreprenör Boeing försvar, rymd och säkerhet
Tillträdde tjänst 1 februari 2005
Orbital parametrar
Referenssystem Geocentrisk bana
Regimen Låg jordomloppsbana
Perigeum höjd 585 km (364 mi)
Apogeum höjd 604 km (375 mi)
Lutning 20,60°
Period 96.60 minuter
Instrument


Burst Alert Telescope (BAT) Ultraviolet Optical Telescope (UVOT) X-Ray Telescope (XRT)
Swift Gamma-Ray Burst Mission patch (transparent).png
Swift Gamma Ray Burst Explorer
Utforskarens program
← GALEX (Explorer 83)
THEMIS (Utforskare 85-89) →
 

Neil Gehrels Swift Observatory , tidigare kallad Swift Gamma-Ray Burst Explorer , är ett rymdobservatorium med tre teleskop från NASA för att studera gammastrålningskurar (GRB) och övervaka efterglöden i röntgen och UV/synligt ljus på platsen för ett utbrott. Den lanserades den 20 november 2004, ombord på en Delta II bärraket . Uppdraget leddes av huvudutredaren Neil Gehrels fram till sin död i februari 2017 och utvecklades i ett gemensamt partnerskap mellan Goddard Space Flight Center (GSFC) och ett internationellt konsortium från USA, Storbritannien och Italien. Uppdraget drivs av Pennsylvania State University som en del av NASA:s Medium Explorer-program (MIDEX).

Burstdetekteringshastigheten är 100 per år, med en känslighet ~3 gånger svagare än BATSE-detektorn ombord på Compton Gamma Ray Observatory . Swift-uppdraget lanserades med en nominell livslängd på två år. Swift är ett NASA MIDEX-uppdrag (mellanklass Explorer). Det var den tredje som lanserades, efter IMAGE och WMAP .

Även om Swift ursprungligen utformades för att studera gammastrålningsskurar, fungerar Swift nu som ett allmänt observatorium med flera våglängder, särskilt för snabb uppföljning och karakterisering av astrofysiska transienter av alla typer. Från och med 2020 fick Swift 5,5 mål för möjlighetsobservationsförslag per dag och observerar i genomsnitt ~70 mål per dag.

Översikt

Swift är ett rymdobservatorium med flera våglängder dedikerat till studier av gammastrålningskurar . Dess tre instrument arbetar tillsammans för att observera GRB:er och deras efterglöd i gammastrålnings-, röntgen- , ultraviolett- och optiska vågband .

Baserat på kontinuerliga skanningar av himlens område med en av instrumentets monitorer, använder Swift momentumhjul för att autonomt svänga i riktning mot möjliga GRB:er. Namnet "Swift" är inte en uppdragsrelaterad akronym, utan snarare en referens till instrumentets snabba svängförmåga och den kvicka swiften (fågel med samma namn). Alla Swifts upptäckter överförs till marken och dessa data är tillgängliga för andra observatorier som ansluter sig till Swift i att observera GRB:erna.

Under tiden mellan GRB-evenemang är Swift tillgänglig för andra vetenskapliga undersökningar och forskare från universitet och andra organisationer kan lämna förslag på observationer.

Swift Mission Operation Center (MOC), där kommandon över satelliten utförs, ligger i State College, Pennsylvania och drivs av Pennsylvania State University och industrins underleverantörer. Swifts centralstation ligger vid Broglio Space Center nära Malindi på kusten i östra Kenya och drivs av den italienska rymdorganisationen ( ASI). Swift Science Data Center (SDC) och arkivet finns vid Goddard Space Flight Center utanför Washington, DC. Storbritannien Swift Science Data Center ligger vid University of Leicester .

Swift- satellitbussen byggdes av Spectrum Astro , som senare förvärvades av General Dynamics Advanced Information Systems, som i sin tur förvärvades av Orbital Sciences Corporation (nu Northrop Grumman Innovation Systems ).

Instrument

Burst Alert Telescope (BAT)

BAT upptäcker GRB-händelser och beräknar dess koordinater i himlen. Den täcker en stor del av himlen (över en steradian helt kodad, tre steradianer delvis kodad; som jämförelse är hela himlens rymdvinkel 4π eller cirka 12,6 steradianer). Den lokaliserar positionen för varje händelse med en noggrannhet på 1 till 4 bågminuter inom 15 sekunder . Denna råa position förmedlas omedelbart till marken, och några bredfälts, snabbsvängande markbaserade teleskop kan fånga GRB med denna information. BAT använder en mask med kodad öppning av 52 000 slumpmässigt placerade 5 mm (0,20 tum) blyplattor , 1 m (3 ft 3 tum) ovanför ett detektorplan på 32 768 4 mm (0,16 tum) kadmiumzinktellurid (CdZnTe) hård X- stråldetektorplattor; den är specialbyggd för Swift. Energiområde: 15–150 keV .

Röntgenteleskop (XRT)

XRT kan ta bilder och utföra spektralanalys av GRB-efterglöden. Detta ger en mer exakt lokalisering av GRB, med en typisk felcirkel på ungefär 2 bågsekunders radie. XRT används också för att utföra långtidsövervakning av GRB-efterglödljuskurvor i dagar till veckor efter händelsen, beroende på efterglödens ljusstyrka. XRT använder ett Wolter Typ I röntgenteleskop med 12 kapslade speglar, fokuserade på en enda MOS laddningskopplad enhet (CCD) liknande de som används av XMM-Newton EPIC MOS-kameror. Inbyggd programvara tillåter helautomatiska observationer, där instrumentet väljer ett lämpligt observationsläge för varje objekt, baserat på dess uppmätta räknehastighet. Teleskopet har ett energiområde på 0,2–10 keV.

Ultraviolett/optiskt teleskop (UVOT)

UVOT:s " första ljus "-bild

Efter att Swift har svängt mot en GRB, används UVOT för att detektera en optisk efterglöd. UVOT ger en sub-bågsekundsposition och ger optisk och ultraviolett fotometri genom linsformiga filter och lågupplösningsspektra (170–650 nm) genom användning av dess optiska och UV- grismer . UVOT används också för att ge långtidsuppföljningar av GRB efterglödande ljuskurvor. UVOT är baserad på XMM-Newtons Optical Monitor (OM) instrument, med förbättrad optik och uppgraderade inbyggda bearbetningsdatorer.

Den 9 november 2011 fotograferade UVOT asteroiden 2005 YU55 när asteroiden gjorde en nära förbiflygning av jorden .

Den 3 juni 2013 avslöjade UVOT en massiv ultraviolett undersökning av de närliggande magellanska molnen .

I augusti 2017 avbildade UVOT UV-emissioner från gravitationsvåghändelse GW170817 som upptäckts av LIGO & Virgo-detektorer.

Experiment

En modell av satelliten

Burst Alert Telescope (BAT)

BAT (Burst Alert Telesope) är ett gammastråleteleskop, byggt av NASAs Goddard Space Flight Center, som använder en kodad bländare för att lokalisera källan. Mjukvaran för att lokalisera källan tillhandahålls av Los Alamos National Laboratory ( LANL). CdZnTe-detektorn med en yta på 5 200 cm 2 (810 sq in), bestående av 32 500 enheter på 4 × 4 × 2 mm (0,157 × 0,157 × 0,079 tum), kan lokalisera källorna inom 1,4 bågminuter. Energiområdet är 15-150 keV.

Ultraviolett/optiskt teleskop (UVOT)

UVOT (Ultraviolet/Optical Telescope) övervakar efterglöden i ultraviolett och synligt ljus och lokaliserar källan med en noggrannhet av en bågsekund. Dess bländare är 30 cm (12 tum), med ett f-nummer lika med 12,7 och stöds av 2048 x 2048 fotonräknande CCD -pixlar . Källpositionens noggrannhet är bättre än en bågsekund.

Röntgenteleskop (XRT)

XRT (röntgenteleskop) siktar på källan mer exakt och övervakar efterglöden i röntgenstrålar. Det byggdes gemensamt av Pennsylvania State University (PSU), Brera Astronomical Observatory , Italien, och University of Leicester , Storbritannien. Den har en detektor på 135 cm 2 (20,9 kvadrattum) bestående av 600 x 600 pixlar och täcker energiområdet 0,2-10 keV. Den kan lokalisera efterglödskällan med en noggrannhet på fyra bågsekunder.

Uppdragsmål

Swift-uppdraget har fyra viktiga vetenskapliga mål:

  • För att bestämma ursprunget för GRB. Det verkar finnas minst två typer av GRB, varav bara en kan förklaras med en hypernova , vilket skapar en gammastråle. Mer data behövs för att utforska andra förklaringar
  • Att använda GRBs för att utöka förståelsen av det unga universum . GRB:er verkar äga rum på "kosmologiska avstånd" på många miljoner eller miljarder ljusår , vilket betyder att de kan användas för att undersöka det avlägsna, och därför unga, kosmos
  • Att genomföra en undersökning som kommer att vara känsligare än någon tidigare, och som avsevärt kommer att öka den vetenskapliga kunskapen om astronomiska röntgenkällor. Således kan det också ge oväntade resultat
  • För att fungera som en allmän gammastrålning/röntgen/optisk observatorieplattform, utföra snabba "mål för möjlighet"-observationer av många övergående astrofysiska fenomen, såsom supernova

Missionshistoria

Animation av Swift Observatorys bana runt jorden, jorden visas inte.

Swift lanserades den 20 november 2004, klockan 17:16:01 UTC ombord på en Delta II 7320-10C från Cape Canaveral Air Force Station och nådde en nästan perfekt omloppsbana på 585 × 604 km (364 × 375 mi) höjd , med en lutning på 20,60°.

Den 4 december 2004 inträffade en anomali under instrumentaktiveringen när den termoelektriska kylarens (TEC) strömförsörjning för röntgenteleskopet inte slogs på som förväntat. XRT-teamet vid University of Leicester och Pennsylvania State University kunde den 8 december 2004 fastställa att XRT skulle vara användbar även utan att TEC var i drift. Ytterligare tester den 16 december 2004 gav ingen ytterligare information om orsaken till anomalien.

Den 17 december 2004 kl. 07:28:30 UTC utlöstes Swift Burst Alert Telescope (BAT) och lokaliserades ombord på en uppenbar gammastrålning under uppskjutning och tidiga operationer. Rymdfarkosten svängde inte autonomt till explosionen eftersom normal drift ännu inte hade börjat, och autonom svängning var ännu inte aktiverad. Swift hade sin första GRB-utlösare under en period då den autonoma svängningen var aktiverad den 17 januari 2005, cirka 12:55 UTC. Den riktade XRT-teleskopet mot de ombord beräknade koordinaterna och observerade en ljus röntgenkälla i synfältet.

Den 1 februari 2005 släppte uppdragsgruppen den första ljusbilden av UVOT-instrumentet och förklarade Swift operativt.

I maj 2010 hade Swift upptäckt mer än 500 GRB.

I oktober 2013 hade Swift upptäckt mer än 800 GRB.

Den 27 oktober 2015 upptäckte Swift sin 1 000:e GRB, en händelse som heter GRB 151027B och belägen i konstellationen Eridanus .

Den 10 januari 2018 meddelade NASA att rymdfarkosten Swift hade bytt namn till Neil Gehrels Swift Observatory för att hedra uppdraget PI Neil Gehrels , som dog i början av 2017.

Anmärkningsvärda upptäckter

GRB 080319B , en av de ljusaste astronomiska händelserna som någonsin upptäckts, sett i röntgenstrålar och synligt/UV-ljus.
GRB 151027B, den 1000:e GRB som upptäckts av Swift.
All-sky-karta över GRB:er som upptäckts av Swift mellan 2004 och 2015.
Illustration av en brun dvärg kombinerad med en graf över ljuskurvor från OGLE-2015-BLG-1319: Markbaserade data (grå), Swift (blå) och Spitzer (röd)
  • 9 maj 2005: Swift upptäckte GRB 050509B , en explosion av gammastrålar som varade en tjugondels sekund. Detekteringen markerade första gången som den exakta platsen för en kortvarig gammastrålning hade identifierats och den första upptäckten av röntgenefterglöd i en enskild kort skur.
  • 4 september 2005: Swift detekterade GRB 050904 med ett rödförskjutningsvärde på 6,29 och en varaktighet på 200 sekunder (de flesta av de detekterade skurarna varar cirka 10 sekunder). Det visade sig också vara den mest avlägsna hittills upptäckt, på cirka 12,6 miljarder ljusår .
  • 18 februari 2006: Swift upptäckte GRB 060218 , en ovanligt lång (cirka 2000 sekunder) och närliggande (cirka 440 miljoner ljusår), som var ovanligt mörk trots sitt nära avstånd, och kan vara en indikation på en förestående supernova .
  • 14 juni 2006: Swift upptäckte GRB 060614 , en explosion av gammastrålar som varade i 102 sekunder i en avlägsen galax (cirka 1,6 miljarder ljusår). Ingen supernova sågs efter denna händelse (och GRB 060505 till djupa gränser) vilket fick vissa att spekulera i att den representerade en ny klass av stamfader. Andra föreslog att dessa händelser kunde ha varit massiva stjärndöd, men sådana som producerade för lite radioaktivt 56 Ni för att driva en supernovaexplosion.
  • 9 januari 2008: Swift observerade en supernova i NGC 2770 när den såg en röntgenskur från samma galax. Källan till denna explosion visade sig vara början på en annan supernova, senare kallad SN 2008D . Aldrig tidigare hade en supernova setts i ett så tidigt skede av dess utveckling. Efter denna lyckoträff (position, tid, lämpligaste instrument) kunde astronomer studera denna typ Ibc-supernova i detalj med Hubble Space Telescope , Chandra X-ray Observatory , Very Large Array i New Mexico , Gemini North teleskopet på Hawaii , Gemini South i Chile, Keck I -teleskopet på Hawaii, 1,3 m (4 fot 3 tum) PAIRITEL-teleskopet vid Mount Hopkins , 200 -tums- och 60-tums-teleskopet (1 500 mm) vid Palomar-observatoriet i Kalifornien , och 3,5 m (11 fot) teleskopet vid Apache Point Observatory i New Mexico. Betydelsen av denna supernova liknades av upptäcktsgruppens ledare Alicia Soderberg med Rosettastenens betydelse för egyptologi.
  • 8 och 13 februari 2008: Swift tillhandahöll kritisk information om arten av Hanny's Voorwerp , främst frånvaron av en joniserande källa i Voorwerpen eller i den angränsande IC 2497 .
  • 19 mars 2008: Swift upptäckte GRB 080319B , en explosion av gammastrålar bland de ljusaste himlaobjekt som någonsin setts. Vid 7,5 miljarder ljusår etablerade Swift ett nytt rekord för det längst bort (kort) synliga objektet för blotta ögat . Det sades också vara 2,5 miljoner gånger i sig ljusare än den tidigare klaraste accepterade supernovan (SN 2005ap) . Swift observerade rekord fyra GRB:er den dagen, vilket också sammanföll med döden av den noterade science fiction-författaren Arthur C. Clarke .
  • 13 september 2008: Swift upptäckte GRB 080913 , vid den tidpunkten den mest avlägsna GRB som observerades (12,8 miljarder ljusår) fram till observationen av GRB 090423 några månader senare.
  • 23 april 2009: Swift upptäckte GRB 090423 , den mest avlägsna kosmiska explosionen som någonsin setts vid den tiden, på 13,035 miljarder ljusår. Med andra ord var universum bara 630 miljoner år gammalt när denna explosion inträffade.
  • 29 april 2009: Swift upptäckte GRB 090429B , som genom senare analys publicerad 2011 visade sig vara 13,14 miljarder ljusår bort (ungefär motsvarande 520 miljoner år efter Big Bang), till och med längre än GRB 090423.
  • 16 mars 2010: Swift slog sitt rekord genom att återigen upptäcka och lokalisera fyra skurar på en enda dag.
  • 13 april 2010: Swift upptäckte sin 500:e GRB.
  • 28 mars 2011: Swift upptäckte Swift J1644+57 som efterföljande analys visade sig vara signaturen på en stjärna som störs av ett svart hål eller antändningen av en aktiv galaktisk kärna. "Detta skiljer sig verkligen från alla explosiva händelser vi har sett tidigare", säger Joshua Bloom vid University of California, Berkeley , huvudförfattaren till studien som publicerades i juninumret av Science .
  • 16 och 17 september 2012: BAT utlöstes två gånger på en tidigare okänd hårdröntgenkälla, vid namn Sw J1745-26 , några grader från Galactic Center . Utbrottet, producerat av en sällsynt röntgennova, tillkännagav närvaron av ett tidigare okänt svart hål med stjärnmassa som genomgick en dramatisk övergång från det låga/hårda till det höga/mjuka tillståndet.
  • 2013: Upptäckten av ultralång klass av gammastrålningskurar
  • 24 april 2013: Swift upptäckte en röntgenstrålning från Galactic Center. Detta visade sig inte vara relaterat till Sgr A* utan till en tidigare oanad magnetar . Senare observationer av NuSTAR och Chandra X-ray Observatory bekräftade upptäckten.
  • 27 april 2013: Swift upptäckte den "chockerande ljusa" gammastrålningen GRB 130427A . Observerad samtidigt av Fermi Gamma-ray rymdteleskop , är det en av de fem närmaste GRB som upptäckts och en av de ljusaste som setts av något rymdteleskop.
  • 3 juni 2013: Bevis för kilonovautsläpp i korthet GRB
  • 23 april 2014: Swift upptäckte den starkaste, hetaste och längsta varaktiga sekvensen av stjärnbloss som någonsin setts från en närliggande röd dvärgstjärna . Den första explosionen från denna rekordhöga serie av explosioner var så mycket som 10 000 gånger kraftigare än den största solflamma som någonsin registrerats.
  • 3 maj 2014: Detektering av en UV-puls från en iPTF upptäckt ung typ Ia SN
  • Juni–juli 2015: Den bruna dvärgen OGLE-2015-BLG-1319 upptäcktes med hjälp av gravitationell mikrolinsdetekteringsmetod i en gemensam ansträngning mellan Swift, Spitzer Space Telescope och det markbaserade Optical Gravitational Lensing Experiment , första gången två rymdteleskop har observerat samma mikrolinsningshändelse. Denna metod var möjlig på grund av den stora separationen mellan de två rymdfarkosterna: Swift befinner sig i låg omloppsbana om jorden medan Spitzer är mer än en AU avstånd i en heliocentrisk bana som släpar efter jorden . Denna separation gav betydligt olika perspektiv på den bruna dvärgen, vilket gjorde det möjligt att sätta begränsningar på några av objektets fysiska egenskaper.
  • 27 oktober 2015: Swift upptäckte sin 1000:e gammastrålning, GRB 151027B.
  • 18 augusti 2017: Swift upptäcker UV-emission från kilonova AT 2017gfo , den elektromagnetiska motsvarigheten till GW170817 .
  • 23 september 2017: Swift är först med att identifiera TXS 0506+056 som den möjliga källan till IceCube-170922A extremt högenergi (EHE) neutrinos .
  • 14 januari 2019: Swift upptäcker den mest kraftfulla observerade gammastrålningen, GRB 190114C , som når teraelektronvoltsenergier .

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Neil_Gehrels_Swift_Observatory&oldid=1142201485 "