Eerste gegevens en opnamen van Integral
ESA's gammastralingsatelliet Integral heeft zijn eerste wetenschappelijke gegevens verzameld en opnamen doorgestuurd. Integral blijkt het voortreffelijk te doen en is nu volledig operationeel.
Integral werd op 17 oktober 2002 met een Proton-raket vanaf de Russische lanceerbasis Baikonur gelanceerd. De satelliet werd eerst gemanoeuvreerd naar zijn operationele baan tussen 9.000 en 153.000 kilometer hoogte en vervolgens werd de verbinding getest. Voor zijn eerste waarneming richtte Integral de blik op het fameuze zwarte gat Cygnus X-1. En passant ontdekte de satelliet ook een gammaflits. Gammaflitsen behoren tot de meeste spectaculaire en mysterieuze verschijnselen die zich aan de hemel kunnen voordoen. De resultaten die met Integral kunnen worden behaald beloven dan ook zeer bijzonder te worden.
Hoog energetische straling
Wanneer men het heelal bekijkt door een bril die alleen straling doorlaat van zeer hoge energie heeft de kosmos een zeer gewelddadig uiterlijk. In dat stralingsgebied schijnen exploderende sterren en hun overblijfselen, zoals de uiterst compacte neutronensterren en de alles verslindende zwarte gaten. Deze hemellichamen produceren röntgenstraling en gammastraling, die veel krachtiger is dan wat we met onze ogen en met optische telescopen waarnemen.
Een speciale gammastralingssatelliet als Integral speelt dan ook een zeer belangrijke rol in de sterrenkunde. "Waarnemingen in röntgenstraling en gammastraling wijzen de weg naar ongewone objecten", aldus de hoofdonderzoekers van het Integral-programma. "In optische golflengten is het aantal sterren duizelingwekkend. In röntgenstraling en gammastraling zijn er weliswaar minder objecten. Maar de hemellichamen die overblijven zijn dan wel de heel bijzondere."
Cygnus X-1
De waarneming van Cygnus X-1 was een eerste test voor Integral. Sinds de jaren '60 is bekend dat dit object constant straling met hoge energie uitzendt. Het is op dit vlak één van de helderste bronnen aan de hemel. De meeste onderzoekers denken dat Cygnus X-1 een zwart gat herbergt met een massa van ongeveer vijf keer de zon. Cygnus X-1 was ooit onderdeel van een dubbelster. Het zwarte gat en de nog overgebleven ‘normale’ ster HDE 226868 draaien nu nog in 5,6 dagen rond een gemeenschappelijk zwaartepunt. Dat zal echter niet altijd zo blijven. Het zwarte gat maakt zoveel straling vrij doordat het bezig is zijn begelidende ster langzaam maar zeker te verslinden.
Cygnus X-1 bevindt zich op een afstand van 10.000 lichtjaar van de aarde. Op kosmische schaal gezien is dat behoorlijk dichtbij. Cygnus X-1 is daarom een belangrijk waarnemingsobject. Men hoopt er ook het enorme zwart gat van drie miljoen zonsmassa’s, dat zich vermoedelijk in de kern van onze Melkweg bevindt, beter door te kunnen begrijpen.
Gammaflits
Een mooie verrassing was dat Integral ook zijn eerste gamma-ray burst, ofwel gammaflits, heeft gezien. Deze buitengewone explosies van korte tijdsduur zijn volkomen onvoorspelbaar en worden ongeveer twee keer per dag waargenomen in willekeurige richtingen aan de hemel. Volgens onderzoekers zijn het ineenstortende massieve sterren in ver verwijderde regionen van het heelal die deze mysterieuze enorme explosies veroorzaken.
Een andere mogelijkheid is dat de uitbarstingen worden verzoorzaakt door twee neutronensterren op elkaar botsen. Ook kunnen het hypernovae zijn: explosie van supermassieve sterren aan het einde van hun leven.
Instrumenten
Integral heeft twee krachtige instrumenten voor waarneming van gammastraling aan boord: de camera of imager IBIS en de spectrometer SPI. Spectrometers worden gebruikt om de energie van de ontvangen gammastraling te meten.
Gammastralingsbronnen zijn vaak bijzonder wispelturig. Er kunnen fluctuaties optreden binnen minuten of zelfs seconden. Daarom is het belangrijk om simultaan gegevens te verzamelen in verschillende golflengten. Daarom heeft Integral ook monitoren voor röntgenstraling en optische golflengten aan boord (JEM-X en OMC).
Deze vier instrumenten kunnen hetzelfde object waarnemen op hetzelfde ogenblik. Integral zendt de gegevens van alle instrumenten naar het Integral Science Data Centre (ISDC) bij Genève in Zwitserland. Daar worden ze verwerkt en doorgestuurd naar onderzoekers.
"We hebben ervoor gezorgd dat de instrumenten optimaal werken, zodat ze de beste wetenschappelijke gegevens kunnen produceren", zegt Arvind Parmar, de waarnemend projectwetenschapper voor Intergral by ESA. "De eerste beelden en spectra van Integral bewijzen dat de satelliet het werk waarvoor hij is ontworpen aankan, en nog veel meer."
Achtergrond
Integral moet minstens twee jaar operationeel zijn. Maar als alles goed gaat, heeft hij voldoende brandstof aan boord om het vijf jaar uit te houden.
Integral heeft geen last van 'aards' weer, aangezien hij boven de atmosfeer van de aarde ronddraait. Maar de satelliet heeft wel te maken met ruimteweer: een constante regen van minuscule deeltjes, die de detectoren voor gammastraling tijdelijk blind kunnen maken. "De flitsen die die deeltjes veroorzaken als ze op de detectoren botsen duren ongeveer een tiende van een seconde en moeten er met software uitgefilterd worden", aldus Pietro Ubertini, hoofdonderzoeker voor IBIS. Vooral JEM-X bleek zeer gevoelig te zijn voor het ruimteweer en moest opnieuw worden bijgeregeld.
