La tasa de detección de ráfagas es de 100 por año, con una sensibilidad ~3 veces más débil que la del detector BATSE a bordo del Observatorio Compton de Rayos Gamma . La misión Swift se lanzó con una vida útil nominal en órbita de dos años. Swift es una misión MIDEX (Explorador de clase media) de la NASA. Fue el tercero en lanzarse, después de IMAGE y WMAP . [5]
Aunque originalmente fue diseñado para el estudio de estallidos de rayos gamma, Swift ahora funciona como un observatorio de múltiples longitudes de onda de uso general, particularmente para el seguimiento rápido y la caracterización de transitorios astrofísicos de todo tipo. A partir de 2020, Swift recibió 5,5 propuestas de observación de objetivos de oportunidad por día y observa ~70 objetivos por día, en promedio. [6]
Swift se puso en modo seguro en marzo de 2024 debido al ruido del giroscopio. [7]
Basado en escaneos continuos del área del cielo con uno de los monitores del instrumento, Swift usa ruedas de impulso para girar de forma autónoma en la dirección de posibles GRB. El nombre "Swift" no es un acrónimo relacionado con la misión, sino más bien una referencia a la rápida capacidad de giro del instrumento y al ágil veloz (pájaro del mismo nombre). [8] Todos los descubrimientos de Swift se transmiten a la Tierra y esos datos están disponibles para otros observatorios que se unen a Swift en la observación de los GRB.
En el tiempo entre eventos GRB, Swift está disponible para otras investigaciones científicas, y científicos de universidades y otras organizaciones pueden presentar propuestas de observaciones.
El BAT detecta eventos GRB y calcula sus coordenadas en el cielo. Cubre una gran fracción del cielo (más de un estereorradián completamente codificado, tres estereorradián parcialmente codificados; en comparación, el ángulo sólido del cielo completo es 4π o aproximadamente 12,6 estereorradiánes). Localiza la posición de cada evento con una precisión de 1 a 4 minutos de arco en 15 segundos . Esta posición aproximada se transmite inmediatamente a la Tierra, y algunos telescopios terrestres de campo amplio y rápido giro pueden captar el GRB con esta información. El BAT utiliza una máscara de apertura codificada de 52.000 baldosas de plomo de 5 mm (0,20 pulgadas) colocadas aleatoriamente , 1 m (3 pies 3 pulgadas) por encima de un plano detector de 32.768 telururo de cadmio zinc (CdZnTe) de 4 mm (0,16 pulgadas) duro X- tejas detectoras de rayos; está diseñado específicamente para Swift. Rango de energía: 15-150 keV . [10]
Telescopio de rayos X (XRT)
Rápido antes del lanzamiento
El XRT [11] puede tomar imágenes y realizar análisis espectrales del resplandor del GRB. Esto proporciona una ubicación más precisa del GRB, con un círculo de error típico de aproximadamente 2 segundos de arco de radio. El XRT también se utiliza para realizar un seguimiento a largo plazo de las curvas de luz del resplandor de GRB durante días o semanas después del evento, dependiendo del brillo del resplandor. El XRT utiliza un telescopio de rayos X Wolter Tipo I con 12 espejos anidados, enfocados en un único dispositivo de carga acoplada (CCD) MOS similar a los utilizados por las cámaras XMM-Newton EPIC MOS. El software integrado permite realizar observaciones totalmente automatizadas, y el instrumento selecciona un modo de observación apropiado para cada objeto, en función de su tasa de conteo medida. El telescopio tiene un rango de energía de 0,2 a 10 keV. [12]
Después de que Swift se ha girado hacia un GRB, el UVOT se utiliza para detectar un resplandor óptico. El UVOT proporciona una posición por debajo del segundo de arco y proporciona fotometría óptica y ultravioleta a través de filtros lenticulares y espectros de baja resolución (170–650 nm) mediante el uso de sus grismas ópticos y UV . El UVOT también se utiliza para proporcionar seguimientos a largo plazo de las curvas de luz del resplandor de GRB. El UVOT se basa en el instrumento de monitor óptico (OM) de XMM-Newton , con ópticas mejoradas y computadoras de procesamiento integradas mejoradas. [13]
El 9 de noviembre de 2011, UVOT fotografió el asteroide 2005 YU55 mientras el asteroide sobrevolaba cerca de la Tierra . [14]
El 3 de junio de 2013, la UVOT dio a conocer un estudio ultravioleta masivo de las cercanas Nubes de Magallanes . [15]
En agosto de 2017, UVOT tomó imágenes de las emisiones UV del evento de onda gravitacional GW170817 detectado por los detectores LIGO y Virgo. [16] [17]
experimentos
Un modelo del satélite.
Telescopio de alerta de explosión (BAT)
BAT (Burst Alert Telesope) es un telescopio de rayos gamma, construido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, utiliza una apertura codificada para localizar la fuente. El software para localizar la fuente lo proporciona el Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL). El detector de CdZnTe de 5.200 cm 2 (810 pulgadas cuadradas), que consta de 32.500 unidades de 4 × 4 × 2 mm (0,157 × 0,157 × 0,079 pulgadas), puede señalar la ubicación de las fuentes en 1,4 minutos de arco. El rango de energía es de 15 a 150 keV. [18]
Telescopio ultravioleta/óptico (UVOT)
UVOT (Telescopio Óptico/Ultravioleta) monitorea el resplandor en luz ultravioleta y visible, y localiza la fuente con una precisión de un segundo de arco. Su apertura es de 30 cm (12 pulgadas), con un número f igual a 12,7, y está respaldada por un CCD con recuento de fotones de 2048 x 2048 píxeles . La precisión de la ubicación de la fuente es mejor que un segundo de arco. [19]
Telescopio de rayos X (XRT)
XRT (Telescopio de Rayos X) apunta a la fuente con mayor precisión y monitorea el resplandor de los rayos X. Fue construido conjuntamente por la Universidad Estatal de Pensilvania (PSU), el Observatorio Astronómico de Brera , Italia, y la Universidad de Leicester , Reino Unido. Tiene un detector de área de 135 cm 2 (20,9 pulgadas cuadradas) que consta de 600 x 600 píxeles y cubre el rango de energía de 0,2 a 10 keV. Puede localizar la fuente de resplandor con una precisión de cuatro segundos de arco. [20]
Objetivos de la misión
La misión Swift tiene cuatro objetivos científicos clave:
Determinar el origen de los GRB. Parece haber al menos dos tipos de GRB, de los cuales sólo uno puede explicarse con una hipernova , la creación de un haz de rayos gamma. Se necesitan más datos para explorar otras explicaciones.
Utilizar GRB para ampliar la comprensión del universo joven . Los GRB parecen tener lugar a "distancias cosmológicas" de muchos millones o miles de millones de años luz , lo que significa que pueden usarse para explorar el cosmos distante y, por lo tanto, joven.
Realizar un estudio de todo el cielo que será más sensible que cualquier estudio anterior y contribuirá significativamente al conocimiento científico de las fuentes astronómicas de rayos X. Por lo tanto, también podría producir resultados inesperados.
Servir como plataforma de observación óptica, de rayos gamma y de rayos gamma de uso general, realizando observaciones rápidas de "objetivos de oportunidad" de muchos fenómenos astrofísicos transitorios, como las supernovas.
Historia de la misión
No se muestra la animación de la órbita del Observatorio Swift alrededor de la Tierra.
El 4 de diciembre de 2004, se produjo una anomalía durante la activación del instrumento cuando la fuente de alimentación del refrigerador termoeléctrico (TEC) del telescopio de rayos X no se encendió como se esperaba. El equipo XRT de la Universidad de Leicester y la Universidad Estatal de Pensilvania pudieron determinar el 8 de diciembre de 2004 que el XRT sería utilizable incluso sin que el TEC estuviera operativo. Las pruebas adicionales realizadas el 16 de diciembre de 2004 no arrojaron más información sobre la causa de la anomalía.
El 17 de diciembre de 2004 a las 07:28:30 UTC, el Swift Burst Alert Telescope (BAT) activó y localizó a bordo una aparente explosión de rayos gamma durante el lanzamiento y las primeras operaciones. [21] La nave espacial no giró de forma autónoma hasta la explosión ya que el funcionamiento normal aún no había comenzado y el giro autónomo aún no estaba habilitado. Swift tuvo su primer disparo GRB durante un período en el que se habilitó el giro autónomo el 17 de enero de 2005, aproximadamente a las 12:55 UTC. Apuntó el telescopio XRT a las coordenadas calculadas a bordo y observó una fuente de rayos X brillante en el campo de visión. [22]
El 1 de febrero de 2005, el equipo de la misión publicó la primera imagen luminosa del instrumento UVOT y declaró operativo el Swift.
En mayo de 2010, Swift había detectado más de 500 GRB. [23]
En octubre de 2013, Swift había detectado más de 800 GRB. [24]
El 27 de octubre de 2015, Swift detectó su GRB número 1.000, un evento denominado GRB 151027B y ubicado en la constelación de Eridanus . [25]
El 10 de enero de 2018, la NASA anunció que la nave espacial Swift había pasado a llamarse Observatorio Neil Gehrels Swift en honor al investigador privado de la misión Neil Gehrels , quien murió a principios de 2017. [26] [27]
Swift entró en modo seguro el 15 de marzo de 2024 y no estaba realizando ciencia. Se desarrolló, actualizó y probó un parche de software para el modo de dos giroscopios en abril de 2024, y Swift volvió a funcionar nominalmente en ese momento. [28]
Detecciones notables
GRB 080319B , uno de los eventos astronómicos más brillantes jamás detectados, visto en rayos X y luz visible/UV.GRB 151027B, el GRB número 1000 detectado por Swift.Mapa de todo el cielo de GRB detectados por Swift entre 2004 y 2015.Ilustración de una enana marrón combinada con un gráfico de curvas de luz de OGLE-2015-BLG-1319: datos terrestres (gris), Swift (azul) y Spitzer (rojo)
9 de mayo de 2005: Swift detectó GRB 050509B , una explosión de rayos gamma que duró una vigésima de segundo. La detección marcó la primera vez que se identificó la ubicación precisa de un estallido de rayos gamma de corta duración y la primera detección de resplandor de rayos X en un estallido corto individual. [29] [30]
4 de septiembre de 2005: Swift detectó GRB 050904 con un valor de corrimiento al rojo de 6,29 y una duración de 200 segundos (la mayoría de las ráfagas detectadas duran unos 10 segundos). También se descubrió que era el más distante detectado hasta ahora, a aproximadamente 12,6 mil millones de años luz .
18 de febrero de 2006: Swift detectó GRB 060218 , una explosión inusualmente larga (unos 2000 segundos) y cercana (unos 440 millones de años luz), que era inusualmente tenue a pesar de su corta distancia, y puede ser un indicio de una supernova inminente .
14 de junio de 2006: Swift detectó GRB 060614 , una explosión de rayos gamma que duró 102 segundos en una galaxia distante (aproximadamente 1.600 millones de años luz). No se observó ninguna supernova después de este evento (y GRB 060505 hasta límites profundos), lo que llevó a algunos a especular que representaba una nueva clase de progenitores. Otros sugirieron que estos eventos podrían haber sido muertes masivas de estrellas, pero que produjeron muy poco 56 Ni radiactivo para impulsar una explosión de supernova.
9 de enero de 2008: Swift estaba observando una supernova en NGC 2770 cuando fue testigo de una explosión de rayos X proveniente de la misma galaxia. Se descubrió que la fuente de esta explosión era el comienzo de otra supernova, más tarde llamada SN 2008D . Nunca antes se había visto una supernova en una etapa tan temprana de su evolución. Gracias a este golpe de suerte (posición, tiempo, instrumentos más adecuados), los astrónomos pudieron estudiar en detalle esta supernova de Tipo Ibc con el Telescopio espacial Hubble , el Observatorio de rayos X Chandra , el Very Large Array de Nuevo México , el Norte de Géminis telescopio en Hawái , Gemini Sur en Chile, el telescopio Keck I en Hawái, el telescopio PAAIRITEL de 1,3 m (4 pies 3 pulgadas) en Mount Hopkins , los telescopios de 200 pulgadas y 60 pulgadas (1500 mm) en el Observatorio Palomar en California , y el telescopio de 3,5 m (11 pies) en el Observatorio Apache Point en Nuevo México. La líder del equipo de descubrimiento , Alicia Soderberg, comparó la importancia de esta supernova con la de la Piedra Rosetta para la egiptología. [31]
8 y 13 de febrero de 2008: Swift proporcionó información crítica sobre la naturaleza de Hanny's Voorwerp , principalmente la ausencia de una fuente ionizante dentro de Voorwerp o en el vecino IC 2497 .
19 de marzo de 2008: Swift detectó GRB 080319B , una explosión de rayos gamma entre los objetos celestes más brillantes jamás presenciados. A 7.500 millones de años luz , Swift estableció un nuevo récord para el objeto más lejano (brevemente) visible a simple vista. También se dijo que era 2,5 millones de veces intrínsecamente más brillante que la supernova más brillante aceptada anteriormente (SN 2005ap) . Swift observó un récord de cuatro GRB ese día, que también coincidió con la muerte del destacado escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke . [32]
13 de septiembre de 2008: Swift detectó GRB 080913 , en su momento el GRB más distante observado (12,8 mil millones de años luz) hasta la observación de GRB 090423 unos meses después. [33] [34]
23 de abril de 2009: Swift detectó GRB 090423 , la explosión cósmica más distante jamás vista hasta ese momento, a 13.035 millones de años luz. En otras palabras, el universo tenía sólo 630 millones de años cuando ocurrió este estallido. [35]
29 de abril de 2009: Swift detectó GRB 090429B , que según un análisis posterior publicado en 2011 se encontraba a 13,14 mil millones de años luz de distancia (aproximadamente equivalente a 520 millones de años después del Big Bang), incluso más lejos que GRB 090423. [36]
16 de marzo de 2010: Swift igualó su récord al detectar y localizar nuevamente cuatro ráfagas en un solo día.
13 de abril de 2010: Swift detectó su GRB número 500. [37]
28 de marzo de 2011: Swift detectó Swift J1644+57, cuyo análisis posterior demostró que posiblemente sea la firma de una estrella interrumpida por un agujero negro o la ignición de un núcleo galáctico activo. [38] "Esto es realmente diferente de cualquier evento explosivo que hayamos visto antes", dijo Joshua Bloom de la Universidad de California, Berkeley , autor principal del estudio publicado en la edición de junio de Science . [39]
16 y 17 de septiembre de 2012: BAT se activó dos veces en una fuente de rayos X duros previamente desconocida, denominada Sw J1745-26 , a pocos grados del Centro Galáctico . El estallido, producido por una rara nova de rayos X, anunció la presencia de un agujero negro de masa estelar previamente desconocido que está experimentando una dramática transición del estado bajo/duro al estado alto/blando. [40] [41] [42]
2013: Descubrimiento de una clase ultralarga de estallidos de rayos gamma
24 de abril de 2013: Swift detectó una llamarada de rayos X procedente del Centro Galáctico. Se demostró que esto no estaba relacionado con Sgr A* sino con un magnetar previamente insospechado . Observaciones posteriores realizadas por NuSTAR y el Observatorio de rayos X Chandra confirmaron la detección. [43]
27 de abril de 2013: Swift detectó el estallido de rayos gamma "sorprendentemente brillante" GRB 130427A . Observado simultáneamente por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi , es uno de los cinco GRB más cercanos detectados y uno de los más brillantes vistos por cualquiera de los telescopios espaciales. [44]
3 de junio de 2013: Evidencia de emisión de kilonovas en resumen GRB
23 de abril de 2014: Swift detectó la secuencia de llamaradas estelares más fuerte, caliente y duradera jamás vista desde una estrella enana roja cercana . La explosión inicial de esta serie de explosiones que batió récords fue hasta 10.000 veces más poderosa que la mayor erupción solar jamás registrada. [45]
3 de mayo de 2014: La detección de un pulso UV de un iPTF descubre un SN joven de tipo Ia
Junio-julio de 2015: La enana marrón OGLE-2015-BLG-1319 fue descubierta utilizando el método de detección de microlente gravitacional en un esfuerzo conjunto entre Swift, el Telescopio Espacial Spitzer y el Experimento de Lente Gravitacional Óptica terrestre , la primera vez que dos telescopios espaciales han observado el mismo evento de microlente. Este método fue posible debido a la gran separación entre las dos naves espaciales: Swift está en una órbita terrestre baja , mientras que Spitzer está a más de una UA de distancia en una órbita heliocéntrica detrás de la Tierra . Esta separación proporcionó perspectivas significativamente diferentes de la enana marrón, lo que permitió imponer restricciones a algunas de las características físicas del objeto. [46]
27 de octubre de 2015: Swift detectó su explosión número 1.000 de rayos gamma, GRB 151027B. [25]
18 de agosto de 2017: Swift descubre la emisión ultravioleta de la kilonova AT 2017gfo , la contraparte electromagnética de GW170817 . [17]
23 de septiembre de 2017: Swift es el primero en identificar TXS 0506+056 como la posible fuente de neutrinos de energía extremadamente alta (EHE) IceCube-170922A . [47]
14 de enero de 2019: Swift descubre el estallido de rayos gamma más potente observado, GRB 190114C , que alcanza energías de teraelectronvoltios . [48]
9 de octubre de 2022: Swift descubre, simultáneamente con Fermi, GRB 221009A , uno de los GRB más cercanos jamás detectados y el más brillante jamás detectado.
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Otras lecturas
McKee, Maggie (6 de abril de 2005). "Swift mide la distancia a los estallidos de rayos gamma". Científico nuevo.
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con la misión Swift Gamma-Ray Burst .
Sitio web Swift de NASA/GSFC
Sitio web de Swift del Centro de datos científicos Swift del Reino Unido
Sitio web Swift de la Universidad Estatal de Pensilvania
Sitio web Swift de la Universidad Estatal de Sonoma
Mapa del cielo en tiempo real de explosión de rayos gamma
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