Комптон (обсерваторія)
 Compton Gamma Ray Observatory | |
| Загальна інформація | |
|---|---|
| Інші назви | CGRO, Комптон |
| Код NSSDC | 1991-027B |
| Організація | НАСА |
| Виготовлено з участю | TRW |
| Дата запуску | 5 квітня 1991 |
| Запущено з | Космічний центр імені Кеннеді |
| Засіб запуску | Шаттл «Атлантіс» STS-37 |
| Тривалість місії | 9 років, 2 місяці |
| Дата виведення з орбіти | 4 червня 2000 |
| Маса | 17 000 кг |
| Висота орбіти | 450 км |
| Орбітальний період | 90 хв (1,5 год, 5400 с) |
| Тип телескопа | Сцинтиляційні детектори |
| Довжина хвилі | Гамма |
| Діаметр | N/A |
| Поле зору | Залежить від інструменту |
| Фокальна відстань | N/A |
| Інструменти | |
| BATSE | моніторинг усього неба |
| OSSE | сцинтиляційний спектрометр |
| COMPTEL | комптонівський телескоп |
| EGRET[en] | широкопольний гамма-телескоп |
| Зовнішні посилання | |
| Інтернет-сторінка | NASA Compton Gamma Ray Observatory(англ.) |
Гамма-обсерваторія «Комптон» (англ. Compton Gamma Ray Observatory, скор. CGRO) — космічна обсерваторія, що працювала на орбіті Землі з 1991 по 2000 рік і детектувала випромінювання в інтервалі від 20 кеВ до 30 ГеВ. Телескоп «Комптон» належав до програми НАСА «Великі обсерваторії», запускався другим після телескопа «Хаббл».[1] Обсерваторія складалася з 4 головних телескопів на одному кораблі, які спостерігають у рентгенівському та гамма-діапазонах, а також з різноманітних спеціалізованих приладів та детекторів. Він був виведений на низьку опорну орбіту висотою 450 км, щоб уникнути радіаційних поясів Ван-Аллена. На той час обсерваторія мала найбільше корисне астрофізичне навантаження (17 т).
Обсерваторія названа на честь Артура Комптона, лауреата Нобелівської премії з фізики 1927 року, нагородженим за відкриття ефекту, названому його ім'ям. Телескоп «Комптон» виготовлений компанією TRW (зараз Нортроп Грумман Аерокосмічні Системи) та запущений на космічному човнику Атлантіс (місія STS-37) 5 квітня 1991 року, пропрацював до 4 червня 2000 року.[2] CGRO була міжнародним проєктом, додаткові внески робили також Європейське космічне агентство та різноманітні університети.
Інструменти[ред. | ред. код]
| Порівняння | |||||||
| Інструмент | Діапазон, МеВ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BATSE | 0,02 - 8 | ||||||
| OSSE | 0,05 - 10 | ||||||
| COMPTEL | 0,75 - 30 | ||||||
| EGRET | 20 - 30 000 | ||||||
Телескоп CGRO був обладнаний чотирма основними інструментами, що покривали безпрецедентні шість порядків електромагнітного спектра, від 20 кеВ до 30 ГеВ (від 0,02 МеВ до 30 000 МеВ). В порядку зростання енергії спостережних фотонів:
BATSE[ред. | ред. код]
Інструмент для дослідження спалахових та транзієнтних подій Burst and Transient Source Experiment (BATSE), що розроблений у Космічному центрі імені Маршалла (НАСА), був призначений для знаходження коротких спалахів (наприклад, гамма-спалахів), а також мав можливість проводити огляди всього неба. Інструмент складався з 8 ідентичних модулів LAD (Large Area Detector), розміщених на кутах обсерваторії. Кожний модуль являв собою кристал NaI(Tl) діаметром 50,48 см і товщиною 1,257 см з робочим енергетичним діапазоном 20 кеВ — 2 МеВ, і кристал NaI діаметром 12,7 см товщиною 7,62 см з розширеним енергетичним діапазоном до 8 МеВ. Усі кристали були оточені пластиковим сцинтилятором, що формував антизбіговий захист детекторів від заряджених частинок космічних променів і заряджених частинок радіаційних поясів Землі. Типова частота реєстрації спалахів інструментом BATSE — приблизно один на день. Однак, якщо швидкість рахунку детекторів різко збільшувалася, то показники детекторів записувалися частіше. Таким чином, збільшувалася роздільна здатність у часі, що в подальшому дозволяло будувати криві блиску спалахів.
.jpg)
OSSE[ред. | ред. код]
Спрямований сцинтиляційний спектрометр Oriented Scintillation Spectrometer Experiment (OSSE), виготовлений у дослідницькій лабораторії ВМФ США (англ. Naval Research Laboratory) реєстрував гамма-промені, що потрапляють у поле зору спектрометра, обмежене коліматором розміром 3,8° x 11,4° FWHM. Детектори являли собою товсті сцинтиляційні кристали NaI(Tl) діаметром 30,3 см і товщиною 10,2 см, оптично спряжені з товстим кристалом CsI(Na) товщиною 76,2 мм, що працював за принципом приладів фосвіч (Phoswich), тобто з відділенням швидких (~0,25 мксек) подій, які виникли в кристалі NaI, від повільних (~1мксек), що сталися в кристалі CsI(Na). Таким чином кристал CsI(Na) слугував ефективним антиспівпадальним захистом від подій, що приходять не через поле зору інструмента. Також антиспівпадальним захистом слугував і кристал CsI(Na) циліндричної форми, що оточував центральний детектор з боків. Коліматор із вольфрамових пластин розташовувався в стакані кристала CsI(Na) антиспівпадального захисту. Чотири детектори цього інструмента працювали попарно, позмінно чергуючи спостереження джерела та фонової ділянки для кращого урахування інструментального фону детекторів.
COMPTEL[ред. | ред. код]
Комптонівський телескоп Imaging Compton Telescope (COMPTEL), виготовлений в Інституті позаземної фізики товариства Макса Планка, університеті Нью-Гемпшира, Інституті космічних досліджень Нідерландів та Астрофізичному департаменті ЄКА, був призначений для визначення напрямків приходу фотонів в діапазоні 0,75–30 МеВ з точністю близько градуса. Поле зору приладу становило близько одного стерадіана. Для реєстрації реальних гамма-фотонів приладу було необхідно спрацювання одночасно у двох сцинтиляторах: верхньому та нижньому. Гамма-промені, розсіяні на верхньому сцинтиляторі, залишали в ньому енергію E1, поглиналися в нижньому сцинтиляторі, залишаючи в ньому енергію E2. Знаючи ці дві величини, E1, E2, можна було визначити повну енергію гамма-кванта, що надійшов, та кут комптонівського розсіювання θ. Вимірюючи положення на детекторах, в яких були зареєстровані події, що були ініційовані прийдешнім гамма-квантом, можна було визначити кільце напрямів на небі, з котрого прийшла зареєстрована подія. Внаслідок вимоги практично строгого збігу часів реєстрації подій у двох детекторах (з затримкою всього в наносекунди), більша частина фонових подій у детекторі ефективно подавлялася. Аналізуючи велику кількість подій з інформацією про «кільця» приходу фотонів, можна було відновлювати карту неба з кутовою роздільною здатністю близько одного градуса.
EGRET[ред. | ред. код]
Гамма-телескоп високих енергій Energetic Gamma Ray Experiment Telescope (EGRET) реєстрував гамма-промені в діапазоні від 20 МеВ до 30 ГеВ з кутовим розділенням у долі градуса та енергетичним розділенням у 15%. Прилад був розроблений у Центрі космічних польотів імені Годдарда (США), Інституті позаземної фізики товариства Макса Планка та Стенфордському університеті. Детектор працював на принципі реєстрації електрон-позитронних пар, що народжуються при проходженні через об'єм детектора гамма-променів високих енергій. В детекторі вимірювалися траєкторії вторинних електронів та позитронів і їх повні енергії, що дозволяло потім відновлювати інформацію про напрям гамма-кванта, що прийшов, та його енергії.
Результати[ред. | ред. код]
Основні результати[ред. | ред. код]
- Інструмент EGRET вперше провів високоякісний огляд неба в гамма-променях вище 100 МеВ.[4] Якість даних EGRET було перевершено лише обсерваторією Fermi, що була запущена у 2008 році. Використовуючи дані, зібрані за чотири роки роботи, було відкрито 271 джерело, з яких 170 не ототожнені з відомими об'єктами.
- Інструмент COMPTEL вперше отримав карту Галактики в лінії випромінювання радіоактивного ізотопу алюмінію[en] 26Al, що утворюється при вибухах наднових.[5]
- За допомогою інструмента OSSE були отримані найкращі на сьогодні спектри різних галактичних та позагалактичних джерел в енергетичному діапазоні до 1 МеВ.[6] Крім того, інструмент OSSE завершив найбільш повний огляд галактичного центру, і відкрив можливу "хмару" антиматерії над центром.
- Інструмент BATSE зафіксував більше 3000 гамма-спалахів (найбільший набір гамма-спалахів на сьогодні[7]), що вперше дозволило провести ряд важливих статистичних досліджень.[8] Серед іншого вдалося показати, що просторовий розподіл гамма-спалахів дуже однорідний на небі (це свідчить про позагалактичну природу більшості гамма-спалахів, і тому вони мають бути надзвичайно потужні) і що вони діляться на два великі сімейства: гамма-спалахи з середньою тривалістю менше та більше 2 секунд.[9] Згідно з сучасними уявленнями, поділ гамма-спалахів за тривалістю пов'язаний з відмінностями в природі астрофізичних об'єктів, вибухи в яких приводять до гамма-спалахів (злиття подвійних чорних дір або нейтронних зір і колапс масивної зорі).
- Відкриття перших чотирьох джерел гамма променів, що повторюються; ці джерела були відносно слабкими, в більшості своїй нижче 100 кеВ, і мали непередбачувані періоди активності та пасивності.
GRB 990123[ред. | ред. код]
Гамма-спалах 990123 (23 січня 1999 року) — один з найяскравіших спалахів, зареєстрованих на той час, який мав оптичне післясвічення, що спостерігалося протягом швидкого гамма-випромінювання (зворотний ударний спалах). Це дозволило астрономам виміряти червоне зміщення z=1,6 та відстань 3,2 Гпк. Комбінуючи виміряну енергію спалаху в гамма-променях та відстань, загальна випромінена енергія, приймаючи ізотропний вибух, може бути виведена і в результаті прямого перетворення близько двох мас Сонця в енергію. Це остаточно переконало товариство у тому, що післясвічення гамма-спалахів виникає внаслідок високо колімованих вибухів, котрі сильно зменшують потрібний запас енергії.
Інші результати[ред. | ред. код]
- Завершення огляду залишків наднових. Також за допомогою інструмента BATSE був проведений найкращий на сьогодні моніторинг рентгенівських пульсарів, що дозволило провести ряд важливих тестів різних астрофізичних моделей акретуючих нейтронних зір[10].
- Відкриття коротких гамма-спалахів у 1994 році, що походять від грозових хмар у земній атмосфері.
Виведення з орбіти[ред. | ред. код]
Після відмови одного з гіроскопів, обсерваторія була навмисно виведена з орбіти. На той момент, обсерваторія була все ще робоча, однак відмова ще одного гіроскопа зробила би виведення з орбіти набагато більш складною та небезпечною задачею. З деякими суперечками, НАСА вирішило в інтересах громадської безпеки, що контрольоване падіння більш переважне, ніж якщо дозволити апарату впасти навмання. На відміну від Космічного телескопа «Габбл», «Комптон» не був розроблений для орбітального ремонтування. Він увійшов у земну атмосферу 4 липня 2000 року. Уламки супутника, що не згоріли в атмосфері, впали в Тихий океан. Це виведення стало першим навмисним контрольованим виведенням супутника, проведеним НАСА.[11]
Див. також[ред. | ред. код]
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ «Великі обсерваторії» на сайті НАСА [Архівовано 20 Червня 2015 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Gamma-Ray Astronomy in the Compton Era: The Instruments. Gamma-Ray Astronomy in the Compton Era (англійською). NASA/GSFC. Архів оригіналу за 24 лютого 2009. Процитовано 7 грудня 2007.
- ↑ EGRET Detection of Gamma Rays from the Moon [Архівовано 31 Серпня 2009 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ EGRET Observations of the Diffuse Gamma-Ray Emission from the Galactic Plane(англ.)
- ↑ COMPTEL observations of Galactic ^26^Al emission.(англ.)
- ↑ Gamma-Ray Spectral States of Galactic Black Hole Candidates(англ.)
- ↑ The Fourth BATSE Gamma-Ray Burst Catalog (Revised)(англ.)
- ↑ Spatial distribution of gamma-ray bursts observed by BATSE [Архівовано 22 Жовтня 2017 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Identification of two classes of gamma-ray bursts [Архівовано 29 Червня 2014 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Observations of Accreting Pulsars [Архівовано 8 Квітня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Entry Debris Field estimation methods and application to Compton Gamma Ray Observatory. Mission Operations Directorate Nasa Johnson Space Center. Архів оригіналу за 24 липня 2013. Процитовано 16 вересня 2012.(англ.)
Посилання[ред. | ред. код]
- NASA Compton Gamma Ray Observatory site [Архівовано 16 Травня 2008 у Wayback Machine.](англ.)
- NASA CGRO images [Архівовано 4 Березня 2016 у Wayback Machine.](англ.)
| |||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||