INTEGRAL

Organización: ESA / NASA / Roscosmos

Fecha de lanzamiento: 17 de octubre de 2002

Aplicación: Observatorio espacial

Masa: 4000 Kg

Equipo: SPI (Spectrometer on Integral)

IBIS (Imager on Board the Integral Satellite)

JEM-X (Joint European X-ray Monitor)

OMC (Optical Monitoring Camera)

Tipo de órbita: Elíptica

Período orbital: 72 horas

Periastro: 9.000 Km

INTEGRAL (de International Gamma Ray Astrophysics Laboratory) es un observatorio orbital de rayos gamma, la radiación electromagnética más energética. Se destaca por ser el primer observatorio que puede captar simultáneamente un objeto en rayos gamma, rayos x y visible, lo que ayuda a detectar las fuentes de rayos gamma. La misión INTEGRAL ha sido desarrollada por la ESA en colaboración con la NASA y la Agencia Espacial Federal Rusa.

Este observatorio espacial fue lanzado usando un cohete Protón ruso, desde el cosmódromo de Baikonur el 17 de octubre de 2002. Tiene una órbita excéntrica que lo lleva a dar una vuelta a la Tierra aproximadamente cada 72 horas.

Los principales objetivos científicos de la misión INTEGRAL son:

• La observación de las poderosas explosiones de rayos gamma, que se cree son debidas al colapso de objetos compactos como estrellas de neutrones o agujeros negros, o bien por la existencia de hipernovas.
• Estudiar estas hipernovas, para determinar la composición química del interior de las estrellas y ayudar a esclarecer el proceso de nucleosíntesis estelar.
• Estudiar las estrellas de neutrones formadas tras las hipernovas, uno de los objetos más densos del universo.
• Estudiar los agujeros negros gigantes que se cree se encuentran en el centro de las galaxias.

Para ello, cuenta con los siguientes instrumentos:

• SPI (Spectrometer on Integral)
• IBIS (Imager on Board the Integral Satellite)
• JEM-X (Joint European X-ray Monitor)
• OMC (Optical Monitoring Camera)

Parte de la nave lleva el mismo diseño que el observatorio de rayos X XMM-Newton, lo que ha permitido abaratar costes. INTEGRAL es el observatorio de rayos gamma más avanzado y preciso del momento, así como el mayor peso puesto en órbita por la ESA, unas cuatro toneladas.

El Integral (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory), el observatorio de rayos gamma, fabricado por contrato de la ESA, explora el espectro de estos rayos en el Universo para averiguar qué procesos tuvieron lugar en las fases tempranas de gestación del Cosmos, cómo se formaron los elementos químicos y de dónde proceden las increíblemente cortas emisiones de rayos gamma.

Además, el Integral investiga estallidos de alta energía y verifica la existencia de agujeros negros como complemento de las mediciones del XMM, el telescopio de rayos X. El satélite está integrado por dos componentes principales: el módulo de servicio y el módulo de carga útil con cuatro instrumentos científicos. Airbus Defence and Space suministra el sistema anticoincidencia (ACS), que protege el espectrómetro de interferencias producidas por protones de alta energía.

INTEGRAL: 4 años observando el Universo en rayos gamma

Publicado por Administrador CBE el 27 octubre, 2006

Miguel Mas-Hesse
CSIC-CAB

El pasado 17 de octubre se cumplieron 4 años del lanzamiento del observatorio espacial INTEGRAL (International Gamma Ray Astrophysical Observatory). INTEGRAL está equipado con dos potentes telescopios de rayos gamma: SPI, optimizado para obtener espectros de alta resolución, e IBIS, diseñado para conseguir imágenes en rayos gamma con una calidad sin precedentes. Dos monitores complementan la misión: un monitor de rayos X duros (JEM-X) y una cámara óptica (OMC). Este conjunto de instrumentos, que están co-alineados y funcionan de manera simultánea, confieren a INTEGRAL una enorme potencia observacional. Más detalles de la misión pueden encontrarse en la página del INTEGRAL Science Operations Centre

Nuestro grupo es responsable de la cámara óptica OMC. Este instrumento fue diseñado en España, por científicos e ingenieros del LAEFF y del INTA, coordinados en un primer momento por Álvaro Giménez, y posteriormente y hasta la actualidad por mí. Gracias a OMC es posible obtener por primera vez las curvas de luz en el óptico al mismo tiempo que se observa la emisión de altas energías. El interés de esta simultaneidad radica en el alto grado de variabilidad que muestran los objetos emisores de rayos gamma: pueden variar su luminosidad en un factor 10 en cuestión de horas. El estudio de la correlación entre las variaciones observadas en el óptico, en rayos X y en rayos gamma es una potente herramienta para descifrar la estructura de estos objetos y sus propiedades físicas. Más información y datos de OMC pueden obtenerse en la página de INTEGRAL en el LAEFF.

¿Qué hemos aprendido con INTEGRAL en estos 4 años? Sobre todo, ahora conocemos mucho mejor la distribución y las propiedades de los objetos emisores de altas energías. La mayoría de ellos son agujeros negros, por lo general miembros de un sistema binario. La materia que la estrella compañera expulsa, ya sea por medio de vientos estelares, o través del punto de Lagrange cuando llena su lóbulo de Roche en las últimas fases de su vida, es acretada en espiral hacia la superficie del agujero negro. El potentísimo campo gravitatorio en las inmediaciones de un agujero negro, así como las destructoras fuerzas de marea, hacen que el material se caliente a temperaturas de varios millones de grados, emitiendo principalmente en rayos X y gamma. El proceso de acreción no es continuo, ya que la materia es absorbida en forma de pequeñas nubes o grumos. La caída de una de estas nubes de gas hasta las regiones más internas genera estallidos muy luminosos y de corta duración, que conocemos con el nombre inglés de “outbursts”. INTEGRAL ha estudiado la emisión de numerosos de estos agujeros negros en sistemas binarios, y ha detectado varios de estos “outbursts”. Su resolución espectral le ha permitido identificar cómo varían las propiedades de la misión antes, durante y después de estos estallidos.

Además del estudio de fuentes compactas, INTEGRAL ha realizado numerosas observaciones del gas difuso. El resultado más sorprendente ha sido sin duda la identificación en el centro de nuestra Galaxia de la emisión de 511 keV que se produce cuando un electrón y un positrón se encuentran y aniquilan. INTEGRAL ha podido obtener un detallado mapa de la región esferoidal en el centro de nuestra Galaxia donde se produce este fenómeno. El análisis de las propiedades de esta emisión ha mostrado que en esa región se producen grandes cantidades de antimateria, de forma continua, y con unas características que no somos aún capaces de explicar. Esperamos lograrlo dentro de unos años, cuando las observaciones sean más precisas gracias al aumento de tiempo de integración (hay que destacar que los astrofísicos de rayos gamma detectan éstos uno a uno, y que es necesario mucho tiempo de integración para tener una estadística suficientemente amplia).

El pasado mes de enero se realizaron las observaciones más sorprendentes con INTEGRAL: El observatorio se apuntó hacia el fondo cósmico, y se esperó a que la Tierra pasara por el campo de visión para estudiar la sombra que producía. De esta manera, utilizando la Tierra como una gigantesca pantalla, fue posible medir la intensidad y propiedades espectrales de la radiación cósmica de fondo entre 20 y 100 keV. Se piensa que esta radiación está originada en miriadas de galaxias activas, alimentadas cada una de ellas por enormes agujeros negros centrales, formados en las primeras etapas de evolución de las galaxias. Estas galaxias están tan lejanas que no podemos resolverlas aún con telescopios de rayos gamma, ni siquiera con INTEGRAL.

Esperamos que INTEGRAL continúe funcionando durante muchos años y que nos permita conocer a fondo el fascinante Universo de las Altas Energías.

El telescopio Integral vigilando el centro galáctico

22 enero 2007

El observatorio de rayos gamma de la ESA, Integral, ha observado el centro de nuestra galaxia en un momento de rara calma. Curiosamente, durante esta observación de Integral algunas de las fuentes más energéticas en torno al agujero negro que ocupa el centro de nuestra galaxia estaban temporalmente ‘en silencio’.

Se trata de un acontecimiento poco usual que está permitiendo a los astrónomos ir en busca de objetos aún más débiles. Puede que incluso les permita llegar a atisbar la materia mientras desaparece en el agujero negro masivo en el centro de nuestra galaxia.

El centro galáctico es una de las regiones más dinámicas de nuestra galaxia. Se cree que está ‘habitado’ por un agujero negro gigante, llamado Sagitario A*. Desde el principio de la misión Integral, este observatorio de rayos gamma de la ESA ha hecho posible que los astrónomos no pierdan de vista el centro galáctico y sus constantes cambios.

Integral ha descubierto muchas nuevas fuentes de radiación de alta energía en las inmediaciones del centro galáctico. Desde Febrero de 2005 Integral empezó a vigilar de forma constante el centro de la galaxia y su entorno inmediato, el llamado ‘bulbo’ galáctico.

Erik Kuulkers, del Centro de Operaciones Científicas de Integral, en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA, en Madrid, dirige el programa de segumiento del centro galáctico. Ahora Integral ha puesto sus ‘ojos’ de última tecnología en unas 80 fuentes de alta energía en el bulbo galáctico. “La mayoría de estas fuentes son estrellas binarias de rayos X [que emiten intensamente en rayos X], dice Kuulkers.

Los sistemas binarios de rayos x están integrados por dos estrellas en órbita una en torno a la otra. Una de las dos es relativamente normal; la otra es una estrella colapsada, como una enana blanca, una estrella de neutrones o incluso un agujero negro. Si las estrellas están lo bastante próximas entre sí, el tirón gravitatorio de la estrella colapsada puede extraer material gaseoso de la estrella normal. A medida que este gas se aproxima a la estrella colapsada, orbitándola, también se calienta a más de un millón de grados centígrados, y eso hace que emita en rayos x y gamma. La cantidad de gas que cae de una estrella a otra determina el brillo de la emisión en rayos X y gamma.

Integral, artist’s impression

17 octubre 2012

El observatorio espacial Integral de la ESA cumple diez años en órbita hoy, 17 de octubre. Para celebrarlo, os presentamos esta galería que recopila las representaciones artísticas de los principales descubrimientos de esta misión europea.

Integral, acrónimo inglés de ‘Laboratorio Internacional de Astrofísica de Rayos Gamma’, transporta dos telescopios de rayos gamma, un monitor de rayos X y una cámara óptica. Los cuatro instrumentos apuntan simultáneamente a la misma región del firmamento para realizar observaciones complementarias de fuentes de alta energía.

Integral estudia con frecuencia las explosiones de rayos gamma, el canto del cisne de las estrellas masivas que han consumido todo su combustible y explotan dando lugar a una dramática supernova que salpica a nuestro Sistema Solar de radiación de alta energía.

Este satélite también ha descubierto fenómenos mucho más sutiles, como las binarias de rayos X. Estos sistemas están formados por una estrella de neutrones – el núcleo apagado de una estrella que explotó como una supernova – que se alimenta de materia que arranca de la estrella que la acompaña.