Комптон (гамма-обсерватория)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Телескоп Комптон»)
Перейти к: навигация, поиск
Compton Gamma Ray Observatory
Cartoon CGRO.jpg
CGRO (Комптон)
Организация:

НАСА

Другие названия:

TRW

Волновой диапазон:

гамма лучи

NSSDC ID:

1991-027B

Местонахождение:

Геоцентрическая орбита

Тип орбиты:

Низкая

Высота орбиты:

~450 км

Период обращения:

90 мин

Запущен:

5 апреля 1991

Запущен из:

Космический центр Кеннеди

Выведен на орбиту:

Шаттл Атлантис

Продолжительность:

9 лет, 2 месяца

Снят с орбиты:

4 июня 2000

Масса:

17 тонн

Тип телескопа:

спектрометры

Научные инструменты
  • BATSE

монитор всего неба

  • OSSE

сцинтиляционный спектрометр

  • COMPTEL

комптоновский телескоп

  • EGRET

гамма телескоп

Сайт:

http://cossc.gsfc.nasa.gov/

Обсерватория Комптон Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) вторая из «Больших обсерваторий» НАСА после телескопа Хаббл. Обсерватория названа в честь Артура Комптона, лауреата нобелевской премии по физике. Обсерватория произведена компанией TRW (сейчас — Нортроп Грумман). Была запущена на космическом челноке Атлантис (миссия STS-37) 5 апреля 1991 года и работала до 4 июня 2000 года. На то время обсерватория была самой большой полезной нагрузкой (17 т), когда либо запущенной космическими челноками (после запуска, с разгонным блоком, обсерватории Чандра массой 22,7 тонн, рекорд перешел к ней).

После выхода из строя одного из гироскопов спутник был сведен с орбиты. Несмотря на то, что инструменты обсерватории работали в полностью штатном режиме, отказ ещё одного гироскопа спутника мог привести к тому, что его последующий свод с орбиты был бы значительно усложнён и мог быть опасен. После обсуждений в НАСА было решено, что в интересах безопасности лучше свести спутник с орбиты в контролируемом режиме, чем позволить ему в дальнейшем упасть бесконтрольно. Спутник вошел в плотные слои атмосферы 4 июня 2000 года, остатки спутника, не сгоревшие в атмосфере, упали в Тихий океан.

Инструменты[править | править исходный текст]

Обсерватория Комптон несла 4 основных инструмента, совместно покрывающих энергетический диапазон от 20 кэВ до 30 ГэВ.

BATSE[править | править исходный текст]

Инструмент для исследования вспышечных и транзиентных событий Burst and Transient Source Experiment, (BATSE) произведенный в Космическом центре имени Маршалла (НАСА) был предназначен для обнаружения коротких всплесков (например, гамма всплесков), а также имел возможность проводить обзоры всего неба. Инструмент состоял из 8 идентичных модулей LAD (Large Area Detector), размещенных на углах обсерватории. Каждый модуль представлял собой кристалл NaI(Tl) диаметром 50,48 см и толщиной 1,257 см с рабочим энергетическим диапазоном 20 кэВ — 2 МэВ, и кристалл NaI диаметром 12,7 см толщиной 7,62 см с расширенным энергетическим диапазоном до 8 МэВ. Все кристаллы были окружены пластиковым сцинтиллятором, формировавшим антисовпадательную защиту детекторов от заряженных частиц космических лучей и заряженных частиц радиационных поясов Земли. Резкое увеличении скорости счета детекторов инициировало запись показаний детектора с увеличенным временным разрешением, что в дальнейшим позволяло анализировать кривые блеска всплесков. Типичная частота регистрации всплесков инструментом BATSE — примерно один в день.

Вывод обсерватории Комптон на орбиту космическим челноком Атлантис

OSSE[править | править исходный текст]

Направленный сцинтилляционный спектрометр Oriented Scintillation Spectrometer Experiment, (OSSE), произведенный в Исследовательской лаборатории ВМФ США (англ. Naval Research Laboratory) регистрировал гамма лучи, попадающие в поле зрения спектрометра, ограниченное коллиматором размером 3,8° x 11,4° FWHM. Детекторы представляли собой толстые сцинтиляционные кристаллы NaI(Tl) диаметром 30,3 см и толщиной 10,2 см, оптически сопряженные с толстым кристаллом CsI(Na) толщиной 76,2 мм, работающими по принципу приборов фосвич (Phoswich), то есть с отделением быстрых (~0,25 мксек) событий, происошедших в кристалле NaI, от медленных (~1мксек), произошедших в кристалле CsI(Na). Таким образом кристалл CsI(Na) служил эффективой антисовпадательной защитой от событий, пришедших не через поле зрения инструмента. Также антисовпадательной защитой и служил кристалл CsI(Na) цилиндрической формы, окружающий центральный детектор с боковых сторон. Коллиматор из вольфрамовых пластин располагался в стакане из кристалла CsI(Na) антисовпадательной защиты. Четыре детектора инструмента работали попарно, попеременно чередуя наблюдения источника и фоновой площадки для лучшего учета инструментального фона детекторов.

COMPTEL[править | править исходный текст]

Комптоновский телескоп Imaging Compton Telescope, (COMPTEL) произведенный в Институте внеземной физики общества им. Макса Планка, Университетом Нью-Хемпшира, Институтом космических исследований Нидерландов и Астрофизическим департаментом ЕКА был предназначен для определения направления прихода фотонов в диапазоне 0,75-30 МэВ с точностью около градуса. Поле зрения прибора составляло около одного стерадиана. Для регистрации реальных гамма фотонов прибору было необходимо срабатывание одновременно в двух сцинтилляторах, верхнем и нижнем. Гамма лучи, рассеянные на верхнем сцинтилляторе, оставив в нём энергию E1, поглощался в нижнем сцинтилляторе, оставляя в нём энергию E2. Зная эти две величины, E1 , E2, можно было определить полную энергию пришедшего гамма-кванта и угол Комптоновского рассеяния θ. Измеряя положения на детекторах, в которых были зарегистрированы события, инициированные пришедшим гамма-квантом, можно было определить кольцо направлений на небе, из которого пришло зарегистрированное событие. Ввиду требования практически строгого совпадения времен регистрации событий в двух детекторах (с задержкой всего в наносекунды) большая часть фоновых событий в детекторе эффективно подавлялась. Анализируя большое количество событий с информацией о «кольцах» прихода фотонов, можно было восстанавливать карту неба с угловым разрешением около одного градуса.

EGRET[править | править исходный текст]

Гамма телескоп высоких энергий Energetic Gamma Ray Experiment Telescope, (EGRET) регистрировал гамма лучи в диапазоне от 20 МэВ до 30 ГэВ с угловым разрешением в доли градуса и энергетическим разрешением в 15 %. Прибор был разработан в Центре космических полетов имени Годдарда (США), Институте внеземной физики общества им. Макса Планка и Стэнфордском университете. Детектор работал на принципе регистрации электрон-позитронных пар, рождаемых при прохождении через объём детектора гамма лучей высоких энергий. В детекторе измерялись траектории вторичных электронов и позитронов и их полные энергии, что позволяло затем восстанавливать информацию о направлении пришедшего гамма-кванта и эго энергии.

Основные результаты[править | править исходный текст]

  • Телескоп EGRET получил высококачественную карту неба в гамма лучах выше 100 МэВ[1]. Качество данных телескопа EGRET было превзойдено только обсерваторией Fermi, запущенной в 2008 году. За четыре года работы инструмента EGRET был обнаружен 271 источник, из которых природу 170 установить не удалось
  • Телескоп COMPTEL впервые получил карту галактики в линии излучения радиоактивного алюминия-26, образующегося при взрывах сверхновых[2].
  • При помощи инструмента OSSE были получены самые лучшие на сегодняшний день спектры различных галактических и внегалактических источников в энергетическом диапазоне до 1 МэВ[3]
  • Инструмент BATSE обнаружил более 3000 гамма всплесков (самый большой набор гамма всплесков до настоящего времени[4]), что впервые позволило провести ряд важных статистических исследований гамма всплесков[5]. Среди прочего удалось показать, что пространственное распределение гамма всплесков очень однородно на небе и они делятся на два больших семейства, со средней длительностью менее и более 2 секунд[6]. Согласно современным представлениям разделение по длительности гамма всплесков связано с различием в природе астрофизических объектов, взрывы в которых приводят к гамма всплескам (слияние двойных черных дыр или нейтронных звезд и коллапс массивной звезды)
  • При помощи инструмента BATSE был проведен наилучший на настоящий момент мониторинг рентгеновских пульсаров, позволивший провести ряд важных тестов различных астрофизических моделей аккрецирующих нейтронных звёзд[7].
  • Открыты короткие гамма всплески от грозовых облаков в земной атмосфере.

Примечания[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]