惑星間ネットワーク

惑星間ネットワーク( IPN) は、ガンマ線バースト(GRB) 検出器を搭載した宇宙船のグループです。複数の宇宙船でバーストの到着時間を測定することで、その正確な位置を見つけることができます。空の GRB の方向を決定する精度は、検出器の間隔を広げることと、受信のタイミングをより正確にすることで向上します。通常の宇宙船のベースラインは約 1 AU (天文単位) で、時間分解能は数十ミリ秒であるため、数分角以内でバーストの位置を特定でき、他の望遠鏡による追跡観測が可能になります。

ガンマ線はエネルギーが強すぎるため、鏡で焦点を合わせることができません。ガンマ線は反射せずに鏡の素材を透過します。ガンマ線は従来の意味で画像に焦点を合わせることができないため、エネルギーの低い光で行う場合のようにガンマ線源の固有の位置を特定することはできません。

さらに、ガンマ線バーストは空全体にランダムに発生する短い閃光（多くの場合、0.2 秒ほど）です。ガンマ線望遠鏡のいくつかのタイプは画像を生成できますが、より長い積分時間が必要であり、カバーできるのは空の一部だけです。

3 機の宇宙船が GRB を検出すると、そのタイミングが相関関係を調べるために地上に送信されます。天空の位置が算出され、光学望遠鏡、電波望遠鏡、または宇宙望遠鏡による追跡観測のために天文学コミュニティに配布されます。

IPN は複数の宇宙船で構成されている必要があるため、ネットワーク間の境界は解説者によって異なって定義されていることに注意してください。^[要出典]

宇宙船は、ミッションの展開に応じて自然にサービスに参加したり、サービスから外れたりしますが、最新の宇宙船の中には、以前の IPN メンバーよりもはるかに優れた能力を持つものもあります。^{[引用が必要]}

Vela衛星群は、もともとは月の高度で行われる秘密の核実験を検知するために設計された。そのため、Vela は高軌道に配置され、宇宙船の起動の間に時間差が生じるようにした。さらに、各衛星にはその構造全体に複数のガンマ線検出器が備えられており、爆発に面した検出器は、反対側を向いた検出器よりも高いガンマ線カウントを記録する。

1969 年 6 月 3 日、ベラ グループによってガンマ線バーストが検出され、GRB 690603 と呼ばれました。その場所は明らかに衛星の軌道外、おそらく太陽系外であると判断されました。アーカイブされたベラのデータを確認した結果、以前のバーストは 1967 年 7 月 2 日に発生したことが判明しました。最初の GRB に関する公開レポートは 1970 年代初頭まで公開されませんでした。

追加の宇宙船にもガンマ線検出器が搭載されました。アポロ 15 号と16 号のミッションでは、月を調査するための検出器が搭載され、中期から後期のベネラ宇宙船では金星に検出器が搭載されました。これらのミッションの比較的長いベースラインにより、バーストが遠方で発生したことが再び示されました。その他の宇宙船 (OGO、OSO、IMP シリーズなど) には、地球、太陽、または全天ガンマ放射線用の検出器が搭載され、GRB 現象も確認されました。

科学者たちは、GRB 専用の機器をカスタマイズし始めました。ヘリオス 2 号宇宙船は、高精度の時間分解能を備えた検出器を搭載し、地球から 1 AU を超える太陽軌道に乗せました。ヘリオス 2 号は 1976 年に打ち上げられました。

1978 年には複数の宇宙船が打ち上げられ、位置決定に必要な基準線が形成された。パイオニア金星探査機とそのソ連の対応機であるベネラ 11 号と12 号は、ガンマ線検出器を金星の軌道に乗せた。さらに、宇宙船プログノス 7 号と ISEE-3 号は地球の軌道上に留まった。これらは地球・金星・太陽の三角形を形成し、金星の探査機はより小さな三角形を形成した。1980 年にネットワークが劣化するまで、84 回のバーストが検出された。パイオニア金星探査機は 1992 年に金星の大気圏に突入するまで継続したが、必要な基準線を形成するために機能する他の宇宙船が十分ではなかった。

1979年3月5日と6日、かじき座の同じ発生源から2回の硬X線バーストが、ベネラ11号とベネラ12号のγ線バースト検出器コヌスによって検出された。^[1]これらのX線バーストは他のいくつかの宇宙船によって検出された。^[1]惑星間ネットワーク（IPN）の一環として、^[2]ベネラ11号とベネラ12号は、1979年3月5日の東部標準時午前10時51分頃に硬X線バーストに見舞われ、その11秒後には太陽を周回するヘリオス2号、続いて金星のパイオニア金星探査機がそれに続いた。数秒後、地球を周回するベラ衛星、プログノス7号、アインシュタイン天文台がバーストに襲われた。バーストが太陽系から出る前に最後に当たった衛星はISEE-3だった。

パイオニア金星探査機は1990 年にユリシーズと合流しました。1991 年のコンプトン ガンマ線天文台の打ち上げにより、再び PVO とユリシーズで三角基線が形成されました。ユリシーズは 2009 年 6 月まで継続され、PVO のミッションは 1992 年 8 月に終了しました。^{[引用が必要]}

コンプトンは、BATSE 機器で再び方向識別を実現しました。Velas と同様に、BATSE は宇宙船の角に検出器を設置しました。そのため、コンプトンだけで、1.6 ～ 4 度以内で大まかなバースト位置を特定できました。その後、他の宇宙船との基準線を使用して、コンプトンの位置ソリューションを精緻化しました。さらに、コンプトンから見ると、空のほぼ半分が地球によって遮られていました。これは、PVO にとって金星が空の一部を遮ったのと同じです。コンプトンまたは PVO による検出または非検出は、位置アルゴリズムに別の要素を追加しました。^[要出典]

コンプトンには、高精度で視野の狭いガンマ線観測装置もありました。時折、コンプトンが向いている場所で GRB が発生することもありました。複数の高感度の装置を使用すれば、BATSE 単独の場合よりもはるかに高い精度が得られます。^[要出典]

1992 年後半、コンプトンとユリシーズに火星探査機マーズ オブザーバーが短期間加わったが、その探査機は故障した。コンプトンが十分な連続性を提供し、2 番目、3 番目、およびそれ以降の IPN の区別は意味的なものだと考える人もいる。^{[引用が必要]}

1994 年、コンプトンとユリシーズにウィンドが加わった。コンプトンと同様に、ウィンドは地球周回軌道上にあったが、高度が非常に高かったため、短いながらも使用可能なベースラインを形成した。高度が高いため、地球からの妨害も無視できるほどだった。さらに、ウィンドは上部と下部の検出器を搭載していた。2 つのユニット間の補間により、通常、バーストの大まかな天空の方向が得られ、多くの場合、IPN アルゴリズムを補強することができた。1995年にRXTEが追加されたことも役立った。RXTE は地球周回軌道上の X 線ミッションであったが、X 線でも輝くガンマ線バーストを検出し、それらの方向 (単に時間トリガーではなく) を示すことができた。

1996 年には 2 つの重要な進展がありました。NEARが打ち上げられ、小惑星への軌道は再び AU 単位で測定された三角形の IPN を形成しました。IPN にはBeppoSAXも加わりました。BeppoSAX には広視野ガンマ検出器と狭視野 X 線望遠鏡がありました。GRB が検出されると、オペレーターは数時間以内に宇宙船を回転させて X 線望遠鏡を大まかな位置に向けることができます。その後、X 線の残光から詳細な位置がわかります。1997 年、最初の詳細な位置が判明し、GRB とその周囲の詳細な研究が可能になりました。

コンプトンは 2000 年に軌道から外れ、NEAR ミッションは 2001 年初頭に停止されました。2001 年後半、マーズ オデッセイ宇宙船は再び惑星間三角形を形成しました。

ネットワークの他のメンバーには、インドのSROSS-C2宇宙船、米国空軍の防衛気象衛星、日本のようこう宇宙船、中国の SZ-2 ミッションなどが含まれています。これらはすべて地球を周回する衛星であり、中国とインドの検出器はわずか数か月しか運用されていませんでした。

上記の宇宙船の中で、ユリシーズは黄道面から大きく離れた軌道を周回する唯一の宇宙船です。黄道面からのこのずれにより、GRB の見かけの位置をより正確に 3D で測定できます。

高エネルギー天文学宇宙船の新しい技術と設計は、IPN の従来の運用に課題をもたらしています。遠方の探査機は通信に感度の高い地上アンテナを必要とするため、GRB 研究にタイムラグが生じます。大型の地上アンテナは、GRB 通知を継続的に受信するのではなく、宇宙船間で時間を分割する必要があります。通常、深宇宙探査機によって決定された GRB 座標は、GRB 発生から数時間から 1 日か 2 日後に配布されます。これは、数秒単位で測定されるイベントの研究にとっては非常に不都合です。

新世代の宇宙船は、機内で GRB の位置を生成し、数分または数秒以内に地上に中継するように設計されています。これらの位置は、時間相関ではなく、BeppoSAX と同様に X 線望遠鏡に基づいていますが、はるかに高速です。2000年に打ち上げられたHETE -2 は、空の広い領域を注視しています。GRB がガンマ検出器をトリガーすると、X 線マスクが空の座標を地上局に報告します。HETE は低く安定した軌道にあるため、多くの安価な地上局を使用できます。宇宙船の視界内にはほぼ常に地上局があるため、遅延は数秒に短縮されます。

2004 年に打ち上げられたスウィフト宇宙船は、動作は似ていますが、はるかに強力です。GRB がガンマ検出器を作動させて大まかな位置を生成すると、宇宙船は比較的高速で回転し、焦点を合わせる X 線望遠鏡と光学望遠鏡を使用します。これにより、GRB の位置が 1 分角以内、多くの場合は 1 秒角以内まで精度が上がります。正確な位置は約 1 時間で地上に報告されます。^{[引用が必要]}

INTEGRAL はコンプトンの後継機です。INTEGRAL も同様に、ガンマ線カウントを一方から他方まで比較することで大まかな位置を決定できます。また、1 度未満の位置を決定できるガンマ線望遠鏡も備えています。INTEGRAL は小型の HETE や Swift 宇宙船のように急速に旋回することはできません。しかし、望遠鏡の視野内でバーストが発生した場合、その位置と特性を高精度で記録できます。^[要出典]

RHESSI は、太陽研究を行うために 2002 年に打ち上げられました。しかし、そのガンマ線計測器は、空の他の領域からの明るいガンマ線源を検出し、差分検出器によって大まかな位置を生成することができました。時折、GRB が太陽の隣に現れ、RHESSI 計測器は IPN の支援なしにその特性を判定しました。

ただし、これらの宇宙船はすべて、程度の差はあれ、地球の妨害を受けることに注意してください。^[要^出典]また、「観測」機器が高度になるほど、空のカバー範囲は狭くなります。ランダムに発生する GRB は、見逃される可能性が高くなるか、低解像度でしか検出されなくなります。MESSENGERやBepiColomboなどの無指向性の深宇宙探査機の使用は継続されます。

2007年にAGILEが打ち上げられ、2008年にはフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡が打ち上げられた。これらは地球を周回する衛星であるが、その機器は方向識別機能を備えている。フェルミ宇宙望遠鏡は広域バースト検出器と狭角望遠鏡の両方を使用し、望遠鏡視野内にGRBを配置するために自らを回転させる限定的な能力を備えている。メッセンジャーのガンマ線中性子分光計^[3]は 、メッセンジャーのミッションが終了する2015年までにIPNにデータを追加することができた。^[4] RTGからの電力低下により、ユリシーズは2009年6月30日に退役した。

• ガンマ線バースト座標ネットワーク

• 第三惑星間ネットワーク 現在の IPN ウェブサイト（ダウンロード用データなどを含む）。
• IPN進捗報告 四半期ごとに査読されるジャーナル
• IPN ステータス レポート 2007 年 9 月 24 日現在の IPN ステータス。