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Observatorio Swift de Neil Gehrels

El Observatorio Neil Gehrels Swift , anteriormente llamado Swift Gamma-Ray Burst Explorer , es un observatorio espacial de tres telescopios de la NASA para estudiar los estallidos de rayos gamma (GRB) y monitorear el resplandor en rayos X y luz ultravioleta/visible en el lugar de un estallido. [5] Fue lanzado el 20 de noviembre de 2004, a bordo de un vehículo de lanzamiento Delta II . [4] Dirigida por el investigador principal Neil Gehrels hasta su muerte en febrero de 2017, la misión se desarrolló en una asociación conjunta entre el Centro de Vuelo Espacial Goddard (GSFC) y un consorcio internacional de Estados Unidos, Reino Unido e Italia. La misión es operada por la Universidad Estatal de Pensilvania como parte del programa Medium Explorer (MIDEX) de la NASA.

La tasa de detección de ráfagas es de 100 por año, con una sensibilidad ~3 veces más débil que el detector BATSE a bordo del Observatorio de Rayos Gamma Compton . La misión Swift fue lanzada con una vida útil nominal en órbita de dos años. Swift es una misión MIDEX (Explorador de clase media) de la NASA. Fue la tercera en ser lanzada, después de IMAGE y WMAP . [5]

Aunque originalmente fue diseñado para el estudio de los estallidos de rayos gamma, Swift ahora funciona como un observatorio multilongitud de onda de propósito general, en particular para el seguimiento rápido y la caracterización de fenómenos astrofísicos transitorios de todo tipo. En 2020, Swift recibió 5,5 propuestas de observación de objetivos de oportunidad por día y observa aproximadamente 70 objetivos por día, en promedio. [6]

Descripción general

Swift es un observatorio espacial de múltiples longitudes de onda dedicado al estudio de los estallidos de rayos gamma . Sus tres instrumentos trabajan juntos para observar los estallidos de rayos gamma y sus resplandores en las bandas de rayos gamma , rayos X , ultravioleta y óptica .

Basándose en escaneos continuos del área del cielo con uno de los monitores del instrumento, Swift utiliza ruedas de impulso para desplazarse 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 desplazamiento del instrumento y al ágil swift (ave del mismo nombre). [7] Todos los descubrimientos de Swift se transmiten a la Tierra y esos datos están disponibles para otros observatorios que se suman a Swift en la observación de los GRB.

En el tiempo entre los eventos GRB, Swift está disponible para otras investigaciones científicas, y los científicos de universidades y otras organizaciones pueden enviar propuestas de observaciones.

El Centro de Operaciones de la Misión Swift (MOC), donde se lleva a cabo el comando del satélite, está ubicado en State College, Pensilvania y es operado por la Universidad Estatal de Pensilvania y subcontratistas de la industria. La estación terrestre principal de Swift está ubicada en el Centro Espacial Broglio cerca de Malindi en la costa este de Kenia , y es operada por la Agencia Espacial Italiana (ASI). El Centro de Datos Científicos Swift (SDC) y el archivo están ubicados en el Centro de Vuelo Espacial Goddard en las afueras de Washington, DC. El Centro de Datos Científicos Swift del Reino Unido está ubicado en la Universidad de Leicester .

El bus satelital Swift fue construido por Spectrum Astro , que luego fue adquirida por General Dynamics Advanced Information Systems , [8] que a su vez fue adquirida por Orbital Sciences Corporation (ahora Northrop Grumman Innovation Systems ).

Instrumentos

Telescopio de alerta de ráfagas (BAT)

Diagrama del telescopio Burst Alert

El BAT detecta eventos GRB y calcula sus coordenadas en el cielo. Cubre una gran fracción del cielo (más de un estereorradián totalmente 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 bruta se transmite inmediatamente a tierra, y algunos telescopios terrestres de campo amplio y giro rápido pueden capturar el GRB con esta información. El BAT utiliza una máscara de apertura codificada de 52.000 teselas 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 teselas de detector de rayos X duros de telururo de cadmio y zinc (CdZnTe) de 4 mm (0,16 pulgadas); está diseñado específicamente para Swift. Rango de energía: 15–150 keV . [9]

Telescopio de rayos X (XRT)

Swift antes del lanzamiento

El XRT [10] 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 del 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 solo dispositivo acoplado a carga (CCD) MOS similar a los utilizados por las cámaras MOS XMM-Newton EPIC. El software incorporado permite observaciones completamente automatizadas, con el instrumento seleccionando 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. [11]

Telescopio ultravioleta/óptico (UVOT)

La primera imagen de la luz del UVOT

Después de que Swift se haya desplazado hacia un GRB, el UVOT se utiliza para detectar un resplandor óptico. El UVOT proporciona una posición de sub-arcosegundo 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 de resplandor de GRB. El UVOT se basa en el instrumento de monitor óptico (OM) de XMM-Newton , con óptica mejorada y computadoras de procesamiento a bordo actualizadas. [12]

El 9 de noviembre de 2011, UVOT fotografió el asteroide 2005 YU55 mientras pasaba cerca de la Tierra . [13]

El 3 de junio de 2013, UVOT presentó un estudio ultravioleta masivo de las cercanas Nubes de Magallanes . [14]

En agosto de 2017, UVOT capturó imágenes de emisiones ultravioleta del evento de ondas gravitacionales GW170817 detectado por los detectores LIGO y Virgo. [15] [16]

Experimentos

Un modelo del satélite

Telescopio de alerta de ráfagas (BAT)

BAT (Burst Alert Telescope) es un telescopio de rayos gamma, construido por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, que 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 CdZnTe de 5200 cm2 ( 810 pulgadas cuadradas) de área, 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 con una precisión de 1,4 minutos de arco. El rango de energía es de 15 a 150 keV. [17]

Telescopio ultravioleta/óptico (UVOT)

El UVOT (telescopio ultravioleta/óptico) 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 respaldado por 2048 x 2048 píxeles CCD de conteo de fotones . La precisión de ubicación de la fuente es mejor que un segundo de arco. [18]

Telescopio de rayos X (XRT)

El telescopio de rayos X (XRT) apunta a la fuente con mayor precisión y monitorea el resplandor en 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 cm2 ( 20,9 pulgadas cuadradas) que consta de 600 x 600 píxeles y cubre el rango de energía de 0,2-10 keV. Puede localizar la fuente de resplandor con una precisión de cuatro segundos de arco. [19]

Objetivos de la misión

La misión Swift tiene cuatro objetivos científicos clave:

Historia de la misión

Animación de la órbita del Observatorio Swift alrededor de la Tierra. La Tierra no se muestra.

Swift fue lanzado el 20 de noviembre de 2004, a las 17:16:01 UTC a bordo de un Delta II 7320-10C desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral y alcanzó una órbita casi perfecta de 585 × 604 km (364 × 375 mi) de altitud , con una inclinación de 20,60°. [4]

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 pudo determinar el 8 de diciembre de 2004 que el XRT podría utilizarse incluso sin que el TEC estuviera en funcionamiento. Las pruebas adicionales realizadas el 16 de diciembre de 2004 no proporcionaron más información sobre la causa de la anomalía.

El 17 de diciembre de 2004 a las 07:28:30 UTC, el telescopio de alerta de ráfagas (BAT) de Swift activó y localizó a bordo un aparente estallido de rayos gamma durante el lanzamiento y las primeras operaciones. [20] La nave espacial no giró de forma autónoma hacia el estallido, ya que el funcionamiento normal aún no había comenzado y el giro autónomo aún no estaba habilitado. Swift tuvo su primer disparador de GRB durante un período en el que el giro autónomo estaba habilitado 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 brillante de rayos X en el campo de visión. [21]

El 1 de febrero de 2005, el equipo de la misión publicó la primera imagen luminosa del instrumento UVOT y declaró operativo a Swift.

En mayo de 2010, Swift había detectado más de 500 GRB. [22]

En octubre de 2013, Swift había detectado más de 800 GRB. [23]

El 27 de octubre de 2015, Swift detectó su GRB número 1000, un evento llamado GRB 151027B y ubicado en la constelación de Eridanus . [24]

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 principal de la misión, Neil Gehrels , quien murió a principios de 2017. [25] [26]

Swift entró en modo seguro el 15 de marzo de 2024 y no estaba realizando tareas científicas. En abril de 2024 se desarrolló, se puso en marcha y se probó un parche de software para el modo de dos giroscopios, y en ese momento Swift volvió a funcionar normalmente. [27]

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 los 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)

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

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