La prima eclissi solare del 2022 è sbalorditiva in queste viste satellitari

Il Fermi Gamma-Ray Telescope è un osservatorio This Web progettato per studiare l'universo a frequenze altamente energetiche note come raggi gamma. Include la partecipazione della NASA, del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e di diversi partner sia negli Stati Uniti che a livello internazionale. La missione è stata lanciata nel 2008 ed è rimasta operativa a metà del 2018.

Sviluppo e cronologia

Nel 2000, il Decadal Survey delle National Academies of Sciences, che identifica le principali priorità della comunità scientifica per la ricerca nei prossimi anni, una missione che studia i raggi gamma energetici era la priorità assoluta per un progetto di medie dimensioni, secondo la NASA.

Gli scienziati hanno visto Fermi come un successore del Compton-Gamma-ray Observatory della NASA, che ha operato tra il 1991 e il 1999. La NASA ha affermato che il campo visivo di Fermi e le capacità di rilevamento del cielo erano due volte più grandi di uno degli strumenti di Compton e 30 volte più sensibili. Fermi è stato progettato anche come complemento all'Osservatorio Neil Gehrels Swift; Swift è ottimizzato per osservare le posizioni dei lampi di raggi gamma, nonché i loro bagliori residui.

La NASA ha descritto Fermi come "una partnership di astrofisica e fisica delle particelle", che includeva lo sviluppo della NASA in collaborazione con il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Hanno contribuito anche partner internazionali provenienti da Francia, Germania, Italia, Giappone e Svezia, così come altre istituzioni negli Stati Uniti. La missione è costata 690 milioni di dollari (con un contributo statunitense di 600 milioni di dollari e un contributo internazionale di 90 milioni di dollari).

Fermi, che è stato chiamato Gamma-ray Large Area This Web Telescope (GLAST) fino a quando non ha raggiunto la sua orbita operativa, è stato lanciato l'11 giugno 2008 dalla Cape Canaveral Air Force Station a bordo di un razzo Delta II Heavy. È stato posizionato in un'orbita circolare attorno alla Terra con un'altitudine di circa 350 miglia (560 chilometri). Fa il giro del pianeta ogni 90 minuti. "Questa orbita è stata scelta per ridurre al minimo gli effetti delle particelle cariche che circondano la Terra e che creerebbero ulteriori segnali di fondo indesiderati nei rivelatori, pur garantendo l'intera durata della missione", ha affermato la NASA.

Fermi è stato progettato per durare dai cinque ai 10 anni. La missione ha superato il suo decimo anniversario nel giugno 2018 ed era ancora operativa a metà del 2018, anche se dovrebbe terminare le operazioni nell'autunno 2018.

[Relazionato: Gamma-Ray Universe: Photos by Fermi This Web Telescope della NASA]

Obiettivi della scienza

Fermi è progettato per esaminare la radiazione di raggi gamma, la forma di luce più energetica che ci sia. Come la luce visibile che gli esseri umani possono vedere, i raggi gamma sono nello spettro della radiazione elettromagnetica. I raggi gamma, tuttavia, hanno miliardi di volte più energia della luce visibile.

Nei raggi gamma, diversi tipi di oggetti esotici brillano intensamente. I ricercatori hanno visto lampi di raggi gamma, che sono i tipi più energetici di esplosioni nell'universo e potrebbero aver causato una grande estinzione sulla Terra. Le eruzioni di brillamenti solari del nostro sole sono luminose sia nella luce visibile che nei raggi gamma. Anche le stelle a rotazione rapida e ultradense note come pulsar sono sorgenti di raggi gamma.

I ricercatori vogliono anche esaminare i raggi gamma per comprendere meglio una sostanza nota come materia oscura. (Inizialmente, gli scienziati pensavano che i raggi gamma "in eccesso" potessero essere un segnale di materia oscura, ma ricerche successive hanno messo in dubbio questa ipotesi.) La materia oscura probabilmente costituisce la maggior parte dell'universo conosciuto, ma la materia oscura non può essere "vista " da telescopi convenzionali. L'unico modo in cui è visibile a noi in questo momento è attraverso il suo effetto su altri oggetti, come le influenze gravitazionali. Una migliore comprensione della materia oscura aiuterà i ricercatori a fare previsioni migliori su cose come i movimenti delle stelle e il destino dell'universo.

Nelle parole della NASA, questi sono i principali obiettivi della missione per Fermi:

  • Esplora gli ambienti più estremi dell'universo, dove la natura imbriglia energie ben oltre qualsiasi cosa possibile sulla Terra.
  • Cerca i segni delle nuove leggi della fisica e di ciò che compone la misteriosa materia oscura.
  • Spiega come i buchi neri accelerano immensi getti di materiale a velocità quasi pari a quella della luce.
  • Aiuta a risolvere i misteri delle esplosioni straordinariamente potenti conosciute come lampi di raggi gamma.
  • Rispondi a domande di vecchia data su un'ampia gamma di argomenti, inclusi brillamenti solari, pulsar e l'origine dei raggi cosmici.

Per svolgere le sue indagini, Fermi porta due strumenti: il suo strumento principale che si chiama Large Area Telescope (LAT), e uno strumento complementare noto come Gamma-ray Burst Monitor (GBM), secondo Goddard This Web Flight Center della NASA.

Per capire meglio quali frequenze di energia vedono, ecco una rapida spiegazione di un elettronvolt (eV). Un elettronvolt è definito come quanta energia guadagna un singolo elettrone quando il suo potenziale elettrico aumenta di un volt, secondo l'Enciclopedia Britannica. (Il potenziale elettrico è la quantità di lavoro per spostare una carica unitaria da un punto all'altro contro un campo elettrico.)

La luce visibile ha un'energia fotonica compresa tra 1,6 eV e 3,4 eV. La scala degli elettronvolt continua come segue: kiloelettronvolt (keV, mille milioni di eV), megaelettronvolt (MeV, un milione di eV), gigaelettronvolt (GeV, mille milioni di eV), ecc. idea di quanta energia stiamo parlando, un singolo evento di fissione nucleare viene misurato a circa 200 MeV, secondo il Lawrence Berkeley National Laboratory. Fermi può visualizzare oggetti su un'ampia gamma di scale comprese tra 8 keV e 300 GeV.

Il GBM può visualizzare l'intero cielo ed è progettato per individuare circa 200 lampi di raggi gamma ogni anno, nonché eventi come i brillamenti solari. Rileva i raggi X e i raggi gamma che hanno un intervallo di energia compreso tra 8 keV e 30 meV, afferma Goddard.

Il LAT può visualizzare il 20 percento del cielo contemporaneamente e, se viene lasciato nella modalità predefinita "sky-survey", si sposterà per l'intero cielo una volta ogni tre ore. I ricercatori possono anche scegliere di far oscillare il LAT per visualizzare oggetti interessanti. Il telescopio è anche progettato per muoversi da solo quando il LAT o il GRB vedono un lampo di raggi gamma. LAT dovrebbe vedere fotoni con energie comprese tra 30 MeV e almeno 300 GeV, dice Goddard.

Traguardi selezionati

Fermi ha scoperto due enormi bolle di materiale emanate dal centro della Via Lattea nel 2010. Sono state eseguite osservazioni di follow-up ai raggi X e alle lunghezze d'onda radio, incluso uno studio Hubble This Web Telescope pubblicato nel 2015 che ha registrato queste bolle che si muovevano a 2 milioni di mph (3,2 milioni di km/h).

La NASA rilascia periodicamente mappe di tutto il cielo di Fermi raccolte in diversi anni di osservazioni, come questa versione del 2011 che includeva due anni di dati. Più di un terzo delle fonti rivelate in questa particolare mappa non era mai stata rilevata prima. Sempre nel 2011, Fermi ha rilasciato una grande quantità di risultati scientifici (tra cui nove pulsar scoperte di recente) e ha individuato un'esplosione misteriosa vicino alla Nebulosa del Granchio.

Nell'aprile 2013, la NASA ha affermato che Fermi aveva "schivato un proiettile da 1,5 tonnellate" poco più di un anno prima, nel marzo 2012. Un rapporto automatico ha mostrato che Fermi era solo a una settimana di distanza da una collisione potenzialmente devastante con Cosmos 1805, un morto sovietico- satellite spia dell'era che era operativo durante la Guerra Fredda negli anni '60. Si prevedeva che i due satelliti si sarebbero incrociati solo di poche centinaia di piedi, il che è un margine di errore molto piccolo quando si calcolano le traiettorie di This Webcraft. Gli ingegneri hanno ordinato a Fermi di azionare i suoi propulsori per un secondo, evitando la possibilità di un disastro.

Quell'agosto, la NASA annunciò che avrebbe esteso la missione Fermi al 2018 per consentire agli investigatori più tempo per cercare i collegamenti tra i raggi gamma e la materia oscura.

Una storia del 2014 sul sito gemello di This Web.com LiveScience ha esaminato il fenomeno dei lampi di raggi gamma terrestri, che sono raggi gamma che provengono dalla Terra durante intense tempeste. Fermi può vedere queste sorgenti terrestri di raggi gamma, così come quelle che hanno origine più lontano nell'universo. Lo stesso anno, Fermi individuò la luce di un raggio gamma focalizzata da una lente gravitazionale, che si verifica quando la gravità di un oggetto massiccio distorce la luce di un oggetto più distante.

Nel 2015, la ricerca di Fermi ha suggerito che i raggi gamma trovati potrebbero indicare un campo magnetico originato solo pochi nanosecondi dopo il Big Bang che ha formato l'universo. All'epoca, tuttavia, i ricercatori hanno affermato che il segnale rilevato era debole e richiedeva più osservazioni di follow-up per essere sicuro.

In un altro studio di quell'anno, supportato dalle osservazioni di Fermi, i ricercatori hanno affermato che la misteriosa radiazione di raggi gamma che pervade l'universo è probabilmente costituita da fonti già note. E nel 2016, un altro studio di Fermi ha mostrato che la materia oscura probabilmente contribuisce solo in minima parte alla radiazione di raggi gamma di fondo. Un'altra mappa di Fermi all-sky pubblicata nel 2016 mostrava le sorgenti di raggi gamma dell'universo con la risoluzione più alta mai realizzata.

Anche l'energia solare contribuisce ai raggi gamma, come ha dimostrato uno studio del 2017. Le eruzioni solari nascoste sono state collegate ai lampi di raggi gamma osservati da Fermi.

Nel marzo 2018, Fermi ha avuto un problema con uno dei suoi azionamenti per pannelli solari, che ha messo il telescopio in una "tenuta sicura" automatica. Con il pannello solare bloccato, gli ingegneri hanno spostato Fermi in un angolo fisso rispetto alla sua orbita. "Questa direzione ha messo la maggior parte della luce solare su un pannello solare che ha smesso di muoversi", ha affermato la NASA. A maggio 2018 Fermi è tornato alle operazioni scientifiche; La NASA stava ancora studiando la causa del fallimento.

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