Swift Gamma Ray Burst Explorer

Explorer 84 - Swift
Immagine del veicolo
Dati della missione
Ente proponente	NASA
Destinazione	orbita polare
Esito	in orbita
Vettore	razzo Delta II
Lancio	20 novembre 2004, 17:16:00 UTC da Cape Canaveral
Potenza	1.040 W
Massa	1.470 kg
Strumentazione	3 telescopi
Programma Explorer
Missione precedente Missione successiva GALEX THEMIS

Swift Gamma Ray Burst Explorer, citato sovente semplicemente come Swift ed a volte come Explorer-84, è un satellite artificiale messo in orbita dalla NASA nell'ambito del Programma Explorer. È dedicato allo studio dei lampi gamma. Dopo IMAGE e WMAP, è la terza missione della serie Midex.

Lanciato alle 17:16 UTC del 20 novembre 2004 dalla base di Cape Canaveral usando come vettore un razzo Delta II 7320-10C, è stato posizionato su un'orbita caratterizzata da un apogeo di 604 km, un perigeo di 585 km, un periodo di 96,6 minuti e un'inclinazione di 21°. La missione, la cui durata era stata stabilita inizialmente in due anni, è stata successivamente prolungata più volte ed è ancora attiva.

Il satellite è frutto di una collaborazione tra l'americana NASA, l'italiana ASI e il britannico PPARC. La principale base terrestre è il Centro spaziale Luigi Broglio, mentre l'archivazione dei dati è svolta al Goddard Space Flight Center. Lo studio scientifico dei dati è svolto al Goddard Space Flight Center, all'università di Leicester e all'Osservatorio di Brera. L'ASI ha contribuito anche nella strumentazione.

Contrariamente a quanto comunemente accade per i satelliti, il nome non è un acronimo ma si rifà al nome inglese del rondone, uno degli uccelli dal volo più agile e veloce, ed è stato scelto per richiamare la rapidità di puntamento del satellite garantita da un sistema giroscopico controllato da motori elettrici.

Il satellite e la strumentazione

Il corpo principale del satellite ha un diametro di circa 2,7 m e una lunghezza di 5,7 m; nella configurazione di massimo dispiegamento dei pannelli solari raggiunge una larghezza di 5,4 m. Il peso complessivo è di 1,47 tonnellate. È dotato di batterie Ni-H₂ (al nickel-idrogeno) ricaricate da pannelli solari. La stabilizzazione e il puntamento sono controllati da 6 giroscopi.

Swift è equipaggiato con tre telescopi allineati tra loro:

• BAT (Burst Alert Telescope, lett. Telescopio per l'allerta lampo): individua i lampi e ne determina le coordinate astronomiche. Copre 1 steradiante a scansione completa e 3 a scansione parziale. Entro 15 secondi determina, con un'approssimazione di 1÷4 arcominuti, la posizione che viene trasmessa a terra per permettere il puntamento di altri telescopi. Basato sul principio della stenoscopia, poiché non è possibile far convergere con lenti i raggi gamma in una focale, il telescopio consta di 52.000 piastrine di schermatura da 5 mm in piombo casualmente distribuite ad una distanza di un metro dalle 32.768 piastrine da 4 mm in CZT (una lega di cadmio, zinco e tellurio) per la rilevazione dei raggi X duri. A livello energetico copre l'intervallo tra i 15 e 150 keV.

• XRT (X-ray Telescope, lett. Telescopio a raggi X): fotografa e analizza lo spettro del dell'emissione residua dei GRB (detta afterglow), determinando una così una migliore localizzazione della sorgente con un'approssimazione di 3,5 arcosecondi. Lo studio della coda può protrarsi per giorni o settimane in funzione dell'intensità del lampo. È costruito sul principio del telescopio Wolter di tipo I e copre l'intervallo tra 0,2 e 10 keV.

• UVOT (Ultraviolet/Optical Telescope, lett. Telescopio ultravioletto/ottico): a riposizionamento avvenuto, studia l'emissione dell'afterglow nelle frequenza del visibile e dell'ultravioletto (170 – 650 nm). Ha una risoluzione inferiore all'arcosecondo.

Il sistema di controllo automatico permette un rapido cambio di puntamento innescato dalla rilevazione di un GRB ad opera del BAT. Entro 20 secondi inizia l'azione di correzione che porta l'XRT a puntare verso il lampo entro qualche minuto dal rilevamento iniziale. L'UVOT, co-allineato con XRT, inquadra lo stesso campo.^,

Contributo italiano

L’Italia ha fornito gli specchi del telescopio XRT insieme a parte del software per l’analisi dei dati X. Inoltre SWIFT utilizza le antenne della stazione ASI di Malindi (Kenia) per ricevere i comandi e scaricare i dati, questa operazione viene ripetuta una dozzina di volte al giorno ad ogni passaggio del satellite in vista della stazione. La partecipazione italiana a SWIFT è finanziata dall’Agenzia Spaziale Italiana e dall’Istituto Nazionale di Astrofisica.

Principali risultati scientifici

• 9 maggio 2005: GRB 050509b, lampo gamma della durata di un ventesimo di secondo; è il primo caso di localizzazione di un lampo di breve durata
• 4 settembre 2005: GRB 050904, lampo gamma della durata di circa 200 secondi e uno spostamento verso il rosso di 6,29; la sua distanza, determinata in circa 12,6 milardi di anni luce, l'ha reso il più lontano mai individuato fino al rilevamento di GRB 090423, il 23 aprile 2009.
• 18 febbraio 2006: GRB 060218, lampo gamma della durata di circa 2000 secondi e relativamente vicino (circa 440 milioni di anni luce) ma insolitamente debole; si ritiene che sia il segnale dell'esplosione di una supernova.
• 14 giugno 2006: GRB 060614, lampo gamma della durata di circa 102 secondi in una galassia distante circa 1,6 miliardi di anni luce; il lampo fu riconosciuto come un tipo di esplosione ibrida che probabilmente è associata alla nascita di un buco nero.
• 9 gennaio 2008: SN 2008D, una supernova nella galassia NGC 2770; per la prima volta una supernova venne individuata nei suoi primissimi stadi permettendo il contemporaneo puntamento di più osservatori (il telescopio spaziale Hubble, il Chandra, il Very Large Array, il telescopio Gemini North, il telescopio Keck I, l'osservatorio di Monte Palomar e l'osservatorio di Apache Point) per uno studio più dettagliato dell'evento.
• 19 marzo 2008: GRB 080319B, un lampo gamma di straordinaria potenza; nonostante la distanza di 7,5 miliardi di anni luce raggiunse una magnitudine apparente di 5,8 rimanendo nella zona convenzionalmente definita di osservabilità ad occhio nudo per circa 30 secondi, divenendo così l'oggetto noto più distante che sia stato direttamente osservabile. Si ritiene che la magnitudine assoluta sia stata 2,5 milioni di volte superiore alla più brillante supernova mai osservata. Nella stessa giornata vennero individuati altri tre lampi.
• 13 settembre 2008: GRB 080913, lampo gamma con uno spostamento verso il rosso di 6,7; la sua distanza, determinata in circa 12,8 milardi di anni luce, lo portò ad essere l'evento più lontano, nonché più antico, mai individuato, in quanto si ritiene che l'età dell'Universo fosse al momento dell'esplosione di soli 825 milioni di anni.
• 23 aprile 2009: GRB 090423, lampo gamma della durata di circa 10 secondi e uno spostamento verso il rosso di 8,2; la sua distanza, determinata in circa 13 miliardi di anni luce, lo portò ad essere l'evento più lontano, nonché più antico, mai individuato (630 milioni di anni).
• 13 aprile 2010: SWIFT rivela il 500esimo lampo gamma GRB 100413B, scoperto a posteriori nei dati dello strumento BAT che non aveva potuto accorgersi del lampo perché stava effettuando una manovra di ripuntamento. Per ironia del destino, quindi, questo lampo “storico” è uno dei meno fortunati perché la rivelazione con BAT non è stata seguita dal ripuntamento dei telescopi X e ottico. L’occasione viene comunque festeggiata con una animazione che ripercorre le tappe salienti dei primi 500 GRB di SWIFT. L’onore di SWIFT è stato risollevato dal lampo successivo GRB100414A un altro GRB lungo per il quale è stata trovata controparte X e ottica, dal cui spettro si è subito estratto il redshift di 1,368: una distanza cosmologica ma “normale” per i lampi gamma.
• 26 marzo 2011: Swift ha colto quello che, a prima vista, sembrava un lampo gamma come molti altri (GRB110328A), ma che, a differenza di tutti gli altri, restava acceso. Pur tra alti e bassi la sorgente SWIFT 1644+57 (usiamo le coordinate celesti e non la data perché non si tratta di un lampo gamma), localizzata al centro della sua galassia, è rimasta attiva per più di un anno. Le caratteristiche dell’emissione e la localizzazione hanno fatto propendere per una spiegazione quasi da fantascienza: la distruzione di una stella che è passata troppo vicino ad un buco nero supermassivo al centro della sua galassia. Si era ipotizzato che potesse succedere, ma SWIFT è stato il primo a vedere un fenomeno così peculiare.
• 25 dicembre 2011: Swift ha rivelato un GRB molto lungo e peculiare. L’emissione in banda X ha mostrato variazioni molto intense e si è affievolita oltre il limite di rivelazione in meno di un giorno. Il telescopio UVOT ha rivelato la sorgente nella banda UV per pochi giorni mentre i telescopi da terra hanno osservato la sorgente per diversi mesi. Due sono state le spiegazioni suggerite: la distruzione di un asteroide da parte di una stella di neutroni nella nostra galassia o una supernova peculiare attorniata da molto materia nell’universo vicino.

Catalogo BAT

Nel campo delle sorgenti non variabili l’avanzamento è più lento. I progressi crescono con la radice quadrata del tempo di osservazione. È la crescita lenta ma sicura delle sorgenti rivelate dal telescopio BAT che ogni giorno osserva gran parte del cielo. Sommando giorno dopo giorno i dati raccolti è stato compilato un importante catalogo delle sorgenti (variabili e non) viste dallo strumento nella banda 15-150 keV.

E’ un’importante mappa di riferimento che contiene le sorgenti brillanti nella nostra galassia e nuclei galattici attivi rivelati fino a z=4. Questi hanno tutti buchi neri supermassivi al loro centro ma molti sembrano essere dei sistemi di galassie in interazione gravitazionale.

APP

Per il pubblico interessato allo studio di queste incredibili esplosioni è ora disponibile una APP per iPhone, iPad e iPod. La si trova nello APP store digitando Swift Explorer. Oltre a mostrare la posizione attuale del satellite (che si muove in tempo reale), la APP dice dove sta puntando il satellite e fornisce una lista degli ultimi 30 GRB rivelati, dando per ognuno le informazioni gamma, X e ottiche.

Non solo GRB

Ogni tipo di sorgente transiente ha ricevuto la sua frazione di attenzione, dalle comete fino alle galassie attive più lontane, passando per magnetar, sorgenti binarie, supernovae fino ad arrivare al recente evento di distruzione di una stella da parte di un buco nero al centro di una galassia che è andato anche sul New York Times. Nulla sfugge a Swift che è sempre pronto a ripuntare in automatico. A volte le sorgenti sono vecchie conoscenze ma molto spesso sono assolute novità. Sono tanti e tali i possibili utilizzi di SWIFT che ora la caccia ai GRB non è più il compito che assorbe la maggior parte del tempo di osservazione del satellite. Questo non significa affatto che i GRB vengano trascurati. Semplicemente non si continua l’osservazione ad oltranza, fino a quando l’emissione X svanisce del tutto. L’affievolimento finale non ha portato nessuna informazione importante. Quello che conta succede nelle prime ore dopo il lampo. Solo GRB con caratteristiche peculiari, oppure quelli straordinariamente brillanti, vengono osservati a lungo. Il tempo di osservazione che viene così liberato è dedicato all’osservazione di centinaia di sorgenti celesti molto spesso in collaborazione con altri satelliti. Tutte le sorgenti non identificate di Fermi, per esempio, sono o saranno osservate da SWIFT. Nel caso SWIFT FERMI lo strumento più importante è il telescopio X perché quello che più interessa è localizzare una possibile controparte della sorgente gamma. Per chi studia le supernovae, invece, lo strumento più importante è il telescopio ottico ultravioletto (l’unico in orbita in questo momento). Grazie alle osservazioni di SWIFT abbiamo una straordinaria copertura delle curve di luce di decine di supernovae.

Voci correlate

• INTEGRAL
• Compton Gamma Ray Observatory
• FERMI
• AGILE

Altri progetti

• Commons

• Commons contiene immagini o altri file su Swift Gamma Ray Burst Explorer

Collegamenti esterni

• (EN) Sito ufficiale di Swift a cura della NASA
• (EN) Sito ufficiale di Swift a cura dell'ASI
• (EN) Sito ufficiale di Swift a cura dell'Univerisità di Leicester
• (EN) Scheda di Swift sul sito della NASA
• (EN) Cartella stampa della missione
• Sito divulgativo Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica(IASF) - La missione SWIFT
• Sito osservatorio astronomico di Brera - La missione SWIFT

Note

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