ニール・ゲーレルス・スウィフト天文台

ニール・ゲーレルス・スウィフト天文台
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ID2004-047A
SATCAT番号28485
Webサイトスイフト.gsfc .nasa .gov
ミッション期間2年（予定）[ 1 ] 21年2ヶ月6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・セキュリティ[ 3 ]
入隊2005年2月1日
軌道パラメータ
参照システム地心軌道[ 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
バーストアラート望遠鏡（BAT）紫外線光学望遠鏡（UVOT）X線望遠鏡（XRT）
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ていましたが、ガンマ線バースト（GRB）の研究とバーストの発生地でのX線および紫外線/可視光の残光の観測を目的とした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、ペンシルベニア州立大学がNASAの中規模探査プログラム（MIDEX） の一環として運営しています。

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倍である。Swiftミッションは、軌道上における公称寿命2年で打ち上げられた。SwiftはNASAのMIDEX（中型探査機）ミッションであり、IMAGEとWMAPに続く3番目の探査機である。[ 5 ]

Swiftは元々ガンマ線バーストの研究のために設計されましたが、現在では多波長観測が可能な汎用観測装置として機能しており、特にあらゆる種類の天体物理学的突発現象の迅速な追跡と特性評価に利用されています。2020年現在、Swiftは1日あたり5.5件のTOP（Target of Opportunity）観測提案を受けており、平均して1日あたり約70個の天体を観測しています。[ 6 ]

概要

Swiftは、ガンマ線バーストの研究に特化した多波長宇宙観測衛星です。3つの観測機器が連携して、ガンマ線、X線、紫外線、可視光線の各波長帯でガンマ線バーストとその残光を観測します。

Swiftは、搭載されているモニターの一つを用いて天空の領域を継続的にスキャンし、運動量ホイールを用いてGRBの可能性のある方向へ自律的に旋回します。「Swift」という名称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）にちなんで名付けられました。[ 7 ] Swiftの発見はすべて地上に送信され、そのデータはSwiftと共にGRBの観測を行っている他の観測所でも利用可能です。

GRB イベントの合間に、Swift は他の科学調査に利用され、大学やその他の組織の科学者は観測の提案を提出することができます。

衛星の運用管制を行うSwiftミッション運用センター（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産業界の下請け業者によって運営されています。Swiftの主要地上局は、ケニア東部沿岸のマリンディ近郊にある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。Swift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D.C.郊外のゴダード宇宙飛行センターにあります。英国のSwiftサイエンスデータセンターは、レスター大学にあります。

Swift衛星バスはSpectrum Astro社によって製造され、同社は後にGeneral Dynamics Advanced Information Systems社に買収され、[ 8 ]さらにOrbital Sciences Corporation社（現Northrop Grumman Innovation Systems社）に買収された。

楽器

バーストアラート望遠鏡（BAT）

バーストアラート望遠鏡の図

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 (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) をカバーします。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。このおおよその位置はすぐに地上に中継され、一部の広視野高速回転の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) テルル化カドミウム亜鉛 (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ており、Swift 専用に構築されています。エネルギー範囲: 15～150 keV [ 9 ]

X線望遠鏡（XRT）

発売前のSwift

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することができ、典型的な誤差円は半径約 2秒角です。XRT はまた、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 の残光の光度曲線を長期モニタリング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 枚の MOS電荷結合素子(CCD) に焦点を合わせた 12 枚のネストされたミラーを備えた Wolter I型 X 線望遠鏡を使用します。搭載ソフトウェアにより、測定されたカウント レートに基づいて、各天体に適した観測モードが装置によって選択され、完全に自動化された観測が可能です。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）

UVOTの「ファーストライト」画像

SwiftがGRBに向かって移動した後、UVOTは可視光線残光の検出に使用されます。UVOTは1秒角未満の位置情報を提供し、レンチキュラーフィルターによる可視光線および紫外線の測光、および光学グリズムと紫外線グリズムを用いた低分解能スペクトル（170～650 nm）を提供します。UVOTはまた、GRBの残光の光度曲線の長期追跡にも使用されます。UVOTは、XMM-Newtonの光学モニター（OM）装置をベースに、改良された光学系とアップグレードされた搭載処理コンピュータを備えています。[ 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

衛星の模型

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開発したガンマ線望遠鏡で、符号化開口を用いて発生源の位置を特定します。発生源位置特定ソフトウェアは、ロスアラモス国立研究所（LANL）が提供しています。5,200 cm 2 （810平方インチ）の面積を持つCdZnTe検出器は、4 × 4 × 2 mm（0.157 × 0.157 × 0.079インチ）のユニット32,500個で構成されており、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、紫外線と可視光の残光を観測し、1秒角の精度で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。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、X線源をより正確に捉え、X線残光を観測します。ペンシルベニア州立大学（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ました。XRTは、600×600ピクセルからなる135cm² （20.9平方インチ）の検出器を備え、0.2～10keVのエネルギー範囲をカバーします。残光源の位置を4秒角の精度で特定できます。[ 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。GRBには少なくとも2つの種類があると考えられていますが、そのうち1つだけが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への理解を深める。GRB は数百万光年、あるいは数十億光年という「宇宙論的距離」で発生すると考えられており、これは GRB が遠く離れた、つまり若い宇宙を探査するのに利用できることを意味する。
  • これまでのどの調査よりも感度が高く、天体X線源に関する科学的知識に大きく貢献する全天調査を実施し、予想外の結果をもたらす可能性もある。
  • 多目的ガンマ線/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

スウィフト天文台の地球周回軌道のアニメーション。地球は表示されていません。

スイフトは2004年11月20日17時16分01秒（UTC）にケープカナベラル空軍基地からデルタII 7320-10Cで打ち上げられ、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、X線望遠鏡の熱電冷却器（TEC）電源が想定通りに起動し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ベニア州立大学のXRTチームは、2004年12月8日に、TECが動作していなくてもXRTは使用可能であることを確認しました。2004年12月16日の追加試験では、異常の原因に関する更なる情報は得られませんでした。

2004年12月17日午前7時28分30秒（UTC）、スウィフト・バースト・アラート・テレスコープ（BAT）は、打ち上げおよび初期運用中に、ガンマ線バーストと思われる現象を観測し、その位置を特定した。[ 20 ]宇宙船は、通常運用がまだ開始されておらず、自律旋回も有効になっていなかったため、バースト発生時には自律旋回を行わなかった。スウィフトは、自律旋回が有効になっていた2005年1月17日午後12時55分頃、最初のガンマ線バーストを観測した。スウィフトはXRT望遠鏡を機内座標に向け、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個以上のガンマ線バーストを検出しました。[ 22 ]

2013年10月までに、スウィフトは800個以上のGRBを検出しました。[ 23 ]

2015年10月27日、スウィフトは1000個目のGRBを検出しました。このイベントはGRB 151027Bと名付けられ、エリダヌス座に位置していました。[ 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・ゲーレルズ氏に敬意を表して、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 ]

スウィフトは2024年3月15日（4基のジャイロスコープのうち2基目が故障した後）、セーフモードに入り、科学観測を行っていませんでした。2基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、2024年4月にアップリンクとテストが行​​われ、その時点でスウィフトは通常の運用に戻りました。[ 27 ]

NASAは2025年9月、太陽活動の活発化に伴う軌道自然減衰のため、スウィフトをより高い軌道に打ち上げる必要があると発表した。NASAは、アリゾナ州に拠点を置く民間企業であるカタリスト・スペース・テクノロジーズと3000万ドルの契約を結び、2026年にこの打ち上げを実施する予定だ。[ 28 ]カタリスト・スペースは、 2026年半ばにノースロップ・グラマン社のペガサスXL航空機搭載ロケット で打ち上げられる宇宙船を利用すると発表した。 [ 29 ]

注目すべき検出

GRB 080319B は、X線と可視光線/紫外線で観測された、これまでに検出された中で最も明るい天文現象の1つです。
GRB 151027B、スウィフトが検出した1000番目のGRB
2004年から2015年にかけてSwiftによって検出されたGRBの全天マップ
OGLE-2015-BLG-1319の光度曲線のグラフと組み合わせた褐色矮星のイラスト: 地上データ（灰色）、Swift（青）、Spitzer（赤）

参照

参考文献

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さらに読む

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