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 ニール・ゲーレルス・スウィフト天文台 | |
| 名前 | エクスプローラー-84 MIDEX-3 スウィフトガンマ線バーストエクスプローラー |
|---|---|
| ミッションタイプ | ガンマ線天文学 |
| オペレーター | NASA /ペンシルベニア州立大学 |
| コスパーID | 2004-047A |
| SATCAT番号 | 28485 |
| Webサイト | swift.gsfc.nasa.gov |
| ミッション期間 | 2年（予定）[1] 19年10ヶ月10日（進行中） |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船 | 探検家 LXXXIV |
| 宇宙船の種類 | スウィフトガンマ線バースト探査機 |
| バス | LEOStar-3 |
| メーカー | スペクトラムアストロ |
| 打ち上げ質量 | 1,470 kg (3,240 ポンド) |
| 乾燥質量 | 613 kg (1,351 ポンド) |
| ペイロード質量 | 843 kg (1,858 ポンド) |
| 寸法 | 5.6 × 5.4 m (18 × 18 フィート) [2] |
| 力 | 1040ワット |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2004 年 11 月 20 日、17:16:01 UTC |
| ロケット | デルタ II 7320-10C (デルタ 309) |
| 発射場 | ケープカナベラル、SLC-17A |
| 請負業者 | ボーイング防衛・宇宙・安全保障[3] |
| 入隊 | 2005年2月1日 |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心軌道[4] |
| 政権 | 低軌道 |
| 近地点高度 | 585 km (364 マイル) |
| 遠地点高度 | 604 km (375 マイル) |
| 傾斜 | 20.60° |
| 期間 | 96.60分 |
| 楽器 | |
| バースト警報望遠鏡 (BAT) 紫外線光学望遠鏡 (UVOT) X線望遠鏡 (XRT) | |
.png/500px-Swift_Gamma-Ray_Burst_Mission_patch_(transparent).png){kind=spacer} スウィフトガンマ線バースト探査機 エクスプローラープログラム | |
ニール・ゲーレルズ・スウィフト観測所は、以前はスウィフトガンマ線バースト探査機と呼ばれ、ガンマ線バースト（GRB）の研究とバーストの発生場所でのX線および紫外線/可視光の残光の監視を目的としたNASAの3台の望遠鏡を備えた宇宙観測所です。 [5] 2004年11月20日にデルタIIロケットで打ち上げられました。[4] 2017年2月に死去するまで主任研究員のニール・ゲーレルズが率いていたこのミッションは、ゴダード宇宙飛行センター（GSFC）と米国、英国、イタリアの国際コンソーシアムとの共同パートナーシップで開発されました。このミッションは、 NASAの中規模探査プログラム（MIDEX）の一環としてペンシルベニア州立大学によって運営されています。
バーストの検出率は年間100回で、感度はコンプトンガンマ線観測所に搭載されているBATSE検出器の約3倍暗い。Swiftミッションは、公称軌道上寿命2年で打ち上げられた。SwiftはNASAのMIDEX（中型エクスプローラー）ミッションである。IMAGEとWMAPに続いて3番目に打ち上げられた。[ 5 ]
もともとガンマ線バーストの研究のために設計されたスウィフトは、現在では多波長の汎用観測所として機能しており、特にあらゆる種類の天体物理学的トランジェントの迅速な追跡と特性評価に使用されています。2020年現在、スウィフトは1日あたり5.5件のTOP観測提案を受けており、平均して1日あたり約70個のターゲットを観測しています。[6]
概要
スイフトはガンマ線バーストの研究に特化した多波長 宇宙観測所です。3 つの機器が連携してガンマ線、X 線、紫外線、可視光線の波長帯で GRB とその残光を観測します。
スウィフトは、機器のモニターの1つで空の領域を継続的にスキャンし、運動量ホイールを使用して、GRBの可能性のある方向に自律的に旋回します。「スウィフト」という名前は、ミッション関連の頭字語ではなく、機器の高速旋回能力と機敏なアマツバメ（同名の鳥）に由来しています。[7]スウィフトの発見はすべて地上に送信され、そのデータはスウィフトと一緒にGRBを観測する他の観測所で利用できます。
GRB イベントの合間に、Swift は他の科学的調査に利用でき、大学やその他の組織の科学者は観測の提案を提出できます。
衛星の指揮を行うスイフトミッションオペレーションセンター（MOC）は、ペンシルベニア州ステートカレッジにあり、ペンシルベニア州立大学と業界の下請け業者によって運営されています。スイフトの主要地上局は、ケニア東部の海岸沿いにあるマリンディ近くのブロリオ宇宙センターにあり、イタリア宇宙機関（ASI）によって運営されています。スイフトサイエンスデータセンター（SDC）とアーカイブは、ワシントンDC郊外のゴダード宇宙飛行センターにあります。英国のスイフトサイエンスデータセンターは、レスター大学にあります。
スイフト衛星バスはスペクトラム・アストロ社によって製造され、同社は後にジェネラル・ダイナミクス・アドバンスト・インフォメーション・システムズ社に買収され、[8]同社はさらにオービタル・サイエンシズ・コーポレーション（現ノースロップ・グラマン・イノベーション・システムズ社）に買収された。
楽器
バーストアラート望遠鏡 (BAT)
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BAT は GRB イベントを検出し、天空の座標を計算します。天空の大部分をカバーします (完全にコード化すると 1ステラジアン以上、部分的にコード化すると 3 ステラジアン。比較すると、全天の立体角は4π、つまり約 12.6 ステラジアンです)。各イベントの位置を15秒以内に 1 ～ 4分角の精度で特定します。この大まかな位置はすぐに地上に中継され、一部の広視野高速回転地上望遠鏡はこの情報を使用して GRB を捉えることができます。BAT は、32,768枚の4 mm (0.16 インチ) カドミウム亜鉛テルル化物 (CdZnTe) 硬 X 線検出器タイルの検出面から 1 m (3 フィート 3 インチ) 上にランダムに配置された 52,000 枚の 5 mm (0.20 インチ)鉛タイルのコード化開口マスクを使用します。これは Swift 専用に構築されています。エネルギー範囲：15～150keV 。 [ 9]
X線望遠鏡（XRT）
XRT [10]は、GRB の残光の画像を撮影し、スペクトル解析を行うことができます。これにより、GRB の位置をより正確に特定できます。誤差範囲は通常、半径約 2秒角です。XRT は、GRB の残光の明るさに応じて、発生後数日から数週間にわたって GRB 残光の光度曲線を長期監視するためにも使用されます。XRT は、XMM-Newton EPIC MOS カメラで使用されるものと同様の 1 つの MOS電荷結合素子(CCD)に焦点を合わせた、12 個のネストされたミラーを備えた Wolter タイプ I X 線望遠鏡を使用します。搭載ソフトウェアにより、完全に自動化された観測が可能になり、機器は測定されたカウント レートに基づいて各オブジェクトに適切な観測モードを選択します。望遠鏡のエネルギー範囲は 0.2～10 keV です。[11]
紫外線/光学望遠鏡 (UVOT)
スイフトがGRBに向かって旋回した後、UVOTは光学的残光を検出するために使用されます。UVOTは1秒角未満の位置を提供し、レンチキュラーフィルターによる光学的および紫外線測光と、光学および紫外線グリズムを使用した低解像度スペクトル（170〜650 nm）を提供します。UVOTは、GRB残光の光度曲線の長期追跡にも使用されます。UVOTは、XMMニュートンの光学モニター（OM）機器に基づいており、光学系が改良され、搭載処理コンピューターがアップグレードされています。[12]
2011年11月9日、UVOTは地球に接近した小惑星2005 YU55の写真を撮影した。[13]
2013年6月3日、UVOTは近隣のマゼラン雲の大規模な紫外線調査を発表しました。[14]
2017年8月、UVOTはLIGOとVirgoの検出器によって検出された重力波イベントGW170817からの紫外線放射を画像化しました。[15] [16]
実験
バーストアラート望遠鏡 (BAT)
BAT (バーストアラート望遠鏡) は、NASA ゴダード宇宙飛行センターが構築したガンマ線望遠鏡で、コード化された開口部を使用して発生源の位置を特定します。発生源の位置を特定するためのソフトウェアは、ロスアラモス国立研究所(LANL) によって提供されています。面積 5,200 cm 2 (810 平方インチ)の CdZnTe 検出器は、4 × 4 × 2 mm (0.157 × 0.157 × 0.079 インチ) の 32,500 ユニットで構成されており、1.4 分角以内で発生源の位置を正確に特定できます。エネルギー範囲は 15～150 keV です。[17]
紫外線/光学望遠鏡 (UVOT)
UVOT（紫外線/光学望遠鏡）は紫外線と可視光線の残光を観測し、1秒角の精度で光源の位置を特定します。口径は30cm（12インチ）、F値は12.7で、2048 x 2048の光子計数CCDピクセルを搭載しています。光源の位置特定精度は1秒角未満です。[18]
X線望遠鏡（XRT）
XRT（X線望遠鏡）は、より正確に源を狙い、X線の残光を観測する。ペンシルバニア州立大学（PSU）、イタリアのブレラ天文台、イギリスのレスター大学が共同で建設した。600 x 600ピクセルの面積135 cm 2 （20.9平方インチ）の検出器を持ち、0.2-10 keVのエネルギー範囲をカバーする。残光源を4秒角の精度で特定できる。[19]
ミッションの目標
Swift ミッションには 4 つの主要な科学的目的があります。
- GRB の起源を解明するため。少なくとも 2 種類の GRB があるようですが、そのうち 1 つは極超新星爆発によるガンマ線ビームで説明できます。他の説明を探求するには、より多くのデータが必要です。
- GRB を利用して若い宇宙についての理解を深める。GRB は数百万光年または数十億光年の「宇宙論的距離」で発生すると考えられており、これは、GRB を利用して遠く離れた若い宇宙を探査できることを意味します。
- これまでのどの調査よりも感度の高い全天調査を実施し、天体X線源に関する科学的知識を大幅に増やす。これにより、予想外の結果も得られる可能性がある。
- 汎用ガンマ線/X線/光学観測プラットフォームとして機能し、超新星などの多くの一時的な天体物理現象の迅速な「機会目標」観測を実行します。
ミッションの歴史
スイフトは2004年11月20日17時16分01秒UTCにデルタII 7320-10Cに搭載されケープカナベラル空軍基地から打ち上げられ、高度585×604km（364×375マイル）、傾斜角20.60°のほぼ完璧な軌道に到達した。[4]
2004 年 12 月 4 日、機器の起動中に、X 線望遠鏡の熱電冷却装置 (TEC) 電源が予想どおりにオンにならないという異常が発生しました。レスター大学とペンシルバニア州立大学の XRT チームは、2004 年 12 月 8 日に、TEC が動作していなくても XRT は使用可能であると判断できました。2004 年 12 月 16 日の追加テストでは、異常の原因に関する詳細情報は得られませんでした。
2004年12月17日 07:28:30 UTC、スウィフト・バースト警報望遠鏡（BAT）は打ち上げと初期運用中にガンマ線バーストと思われる現象を検知し、探査機上でその位置を特定した。[20]宇宙船は、通常運用がまだ始まっておらず、自律旋回も有効になっていなかったため、バーストに向けて自律旋回することはなかった。スウィフトが初めてガンマ線バーストを検知したのは、2005年1月17日 12:55 UTC頃、自律旋回が有効になっていたときだった。スウィフトはXRT望遠鏡を機内で計算された座標に向け、視野内に明るいX線源を観測した。[21]
2005 年 2 月 1 日、ミッション チームはUVOT 機器の 最初の光画像を公開し、Swift が運用可能であると宣言しました。
2010年5月までに、スウィフトは500以上のGRBを検出しました。[22]
2013年10月までに、スウィフトは800以上のGRBを検出しました。[23]
2015年10月27日、スウィフトは1,000個目のGRBを検出した。これはエリダヌス座に位置するGRB 151027Bと名付けられたイベントである。[24]
2018年1月10日、NASAは、2017年初頭に亡くなったミッションPIのニール・ゲーレルズに敬意を表して、スウィフト宇宙船をニール・ゲーレルズ・スウィフト天文台に改名したと発表した。[25] [26]
スイフトは2024年3月15日にセーフモードに入り、科学研究を行っていませんでした。2024年4月に2つのジャイロスコープモード用のソフトウェアパッチが開発され、アップリンクされテストされ、その時点でスイフトは通常の運用に戻りました。[27]
注目すべき検出
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- 2005年5月9日: スウィフトは、 1/20秒間続いたガンマ線バーストであるGRB 050509Bを検出しました。この検出は、短時間ガンマ線バーストの正確な位置が特定された初めてのケースであり、個々の短時間バーストにおけるX線残光が初めて検出されたケースでもありました。[28] [29]
- 2005 年 9 月 4 日: スウィフトは、赤方偏移 6.29、持続時間 200 秒 (検出されたバーストのほとんどは約 10 秒持続) の GRB 050904 を検出しました。また、このバーストは、約 126 億光年の距離にあり、これまで検出されたものの中で最も遠いものであることも判明しました。
- 2006年2月18日: スウィフトは、異常に長い（約2000秒）かつ近い（約4億4000万光年）バーストであるGRB 060218を検出した。このバーストは、距離が近いにもかかわらず異常に暗く、差し迫った超新星爆発の兆候である可能性がある。
- 2006 年 6 月 14 日: スウィフトは、遠方の銀河 (約 16 億光年) で 102 秒間続いたガンマ線バーストであるGRB 060614 を検出しました。このイベントの後には超新星は見られず (GRB 060505 は深部まで)、一部の人はこれが新しい種類の先駆者を表しているのではないかと推測しました。他の人たちによると、これらのイベントは大量の星の死だった可能性があるが、超新星爆発を起こすには放射性56 Niの生成量が少なすぎるとのことでした。
- 2008 年 1 月 9 日: スウィフトはNGC 2770の超新星を観測していたとき、同じ銀河から X 線バーストが放射されているのを目撃しました。このバーストの源は、後にSN 2008Dと呼ばれるようになった別の超新星の始まりであることが判明しました。進化のこのような初期段階での超新星の観測は、これまでありませんでした。この幸運（位置、時間、最も適切な機器）のおかげで、天文学者たちはハッブル宇宙望遠鏡、チャンドラX線天文台、ニューメキシコ州の超大型干渉計VLA 、ハワイのジェミニ北望遠鏡、チリのジェミニ南望遠鏡、ハワイのケックI望遠鏡、マウントホプキンスの1.3メートル（4フィート3インチ）PAIRITEL望遠鏡、カリフォルニア州パロマー天文台の200インチと60インチ（1,500 mm）の望遠鏡、ニューメキシコ州のアパッチポイント天文台の3.5メートル（11フィート）の望遠鏡を使って、このIbc型超新星を詳細に研究することができた。発見チームのリーダーであるアリシア・ソーダーバーグは、この超新星の重要性をエジプト学におけるロゼッタストーンに例えた。[30]
- 2008 年 2 月 8 日と 13 日: スウィフトは、ハンニーズ フォールウェルプの性質に関する重要な情報を提供しました。主に、フォールウェルプ内または隣接するIC 2497内に電離源が存在しないという情報です。
- 2008年3月19日: スウィフトは、これまで観測された中で最も明るい天体の一つであるガンマ線バースト、GRB 080319B を検出した。75億光年の距離にあるこのガンマ線バーストは、肉眼で（短時間）見える最遠の天体としてスウィフトは新記録を樹立した。この天体は、それまでに認められていた最も明るい超新星（SN 2005ap）の250万倍の明るさだったとも言われている。スウィフトはこの日、記録的な4つのGRBを観測したが、これは著名なSF作家アーサー・C・クラークの死と重なっていた。[31]
- 2008年9月13日: スウィフトはGRB 080913を検出した。これは、数か月後にGRB 090423が観測されるまで、観測された最も遠いGRB（128億光年）であった。 [32] [33]
- 2009年4月23日：スウィフトは、130億3500万光年の距離にある、当時観測された中で最も遠い宇宙の爆発であるGRB 090423を検出した。言い換えれば、このバーストが発生したときの宇宙はわずか6億3000万歳だったことになる。 [34]
- 2009年4月29日: スウィフトはGRB 090429Bを検出した。これは2011年に発表された分析結果により、GRB 090423よりもさらに遠い131.4億光年（ビッグバンからおよそ5億2000万年後に相当）にあることが判明した。[35]
- 2010 年 3 月 16 日: スウィフトは、1 日で 4 回のバーストを検出し、その位置を特定することで、再び記録を更新しました。
- 2010年4月13日: スウィフトが500個目のGRBを検出した。[36]
- 2011年3月28日：スウィフトはスウィフトJ1644+57を検出し、その後の分析で、ブラックホールによって破壊された星、または活動銀河核の点火の兆候である可能性があることが判明しました。[37]「これは、これまでに見られたどの爆発現象ともまったく異なります」と、サイエンス誌6月号に掲載された研究の主著者であるカリフォルニア大学バークレー校のジョシュア・ブルームは述べています。[38]
- 2012年9月16日と17日: BATは、銀河中心から数度離れた、これまで知られていなかった硬X線源Sw J1745-26で2回トリガーされました。まれなX線新星によって生成されたこの爆発は、低/硬質状態から高/軟質状態への劇的な変化を遂げている、これまで知られていなかった恒星質量ブラックホールの存在を告げました。[39] [40] [41]
- 2013年: 超長波ガンマ線バーストの発見
- 2013年4月24日: スウィフトは銀河中心からのX線フレアを検出した。これはSgr A*ではなく、これまで疑われていなかったマグネターと関係があることが判明した。その後のNuSTARとチャンドラX線観測衛星による観測で、この検出が確認された。[42]
- 2013年4月27日: スウィフトは「衝撃的に明るい」ガンマ線バーストGRB 130427Aを検出した。フェルミガンマ線宇宙望遠鏡によって同時に観測されたこのバーストは、検出された最も近い5つのGRBの1つであり、どちらの宇宙望遠鏡でも観測された最も明るいものの一つである。[43]
- 2013年6月3日: 短期GRBにおけるキロノバ放射の証拠
- 2014年4月23日: スウィフトは、近くの赤色矮星から観測された中で最も強力で、最も高温で、最も長く続く一連の恒星フレアを検出しました。この記録的な一連の爆発の最初の爆発は、これまでに記録された最大の太陽フレアの1万倍もの威力がありました。[44]
- 2014年5月3日: iPTFからの紫外線パルスの検出により、若いIa型SNが発見されました。
- 2015年6月～7月:褐色矮星OGLE-2015-BLG-1319は、スイフト宇宙望遠鏡、スピッツァー宇宙望遠鏡、地上の光学重力レンズ実験の共同研究による重力マイクロレンズ検出法を使用して発見されました。2つの宇宙望遠鏡が同じマイクロレンズ現象を観測したのはこれが初めてです。この方法は、2機の宇宙船が大きく離れているため可能でした。スイフトは低地球軌道にあり、スピッツァーは地球を追従する太陽中心軌道で1AU以上離れています。この分離により、褐色矮星の視点が大幅に異なり、天体の物理的特性の一部に制約を課すことができました。[45]
- 2015年10月27日: スウィフトは1000番目のガンマ線バースト、GRB 151027Bを検出しました。[24]
- 2017年8月18日: スウィフトは、 GW170817の電磁波対応物であるキロノバ AT 2017gfoからの紫外線放射を発見した。[16]
- 2017年9月23日: スウィフトは、 TXS 0506+056がIceCube-170922Aの極端に高いエネルギー（EHE）ニュートリノの発生源である可能性があると初めて特定しました。[46]
- 2019年1月14日：スウィフトはテラ電子ボルトのエネルギーに達する、観測された最も強力なガンマ線バーストGRB 190114Cを発見した。[47]
- 2022年10月9日: スウィフトはフェルミと同時に、これまでに検出されたGRBの中で最も近いものの一つであり、最も明るいGRBであるGRB 221009Aを発見した。
参照
- ガンマ線バーストの一覧
- X線宇宙望遠鏡のリスト
- GR221009A
- Swiftの後継として計画されている空間可変オブジェクトモニター（SVOM）
参考文献
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さらに読む
- マッキー、マギー (2005 年 4 月 6 日)。「スイフトがガンマ線バーストまでの距離を測定」。ニューサイエンティスト。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、スウィフト・ガンマ線バースト・ミッションに関連するメディアがあります。
- NASA/GSFCによるSwiftのウェブサイト
- 英国Swift Science Data CentreによるSwiftのウェブサイト
- ペンシルベニア州立大学のSwiftウェブサイト
- ソノマ州立大学のSwiftウェブサイト
- ガンマ線バーストリアルタイムスカイマップ