Red Interplanetaria

La Red Interplanetaria (IPN) es un grupo de naves espaciales equipadas con detectores de estallidos de rayos gamma (GRB). Al cronometrar la llegada de un estallido a varias naves, se puede determinar su ubicación precisa. La precisión para determinar la dirección de un GRB en el cielo mejora al aumentar la distancia entre los detectores y al cronometrar con mayor exactitud la recepción. Las líneas de base típicas de las naves espaciales, de aproximadamente una UA ( unidad astronómica ), y las resoluciones temporales de decenas de milisegundos permiten determinar la ubicación de un estallido con una precisión de pocos minutos de arco, lo que posibilita observaciones de seguimiento con otros telescopios.

Los rayos gamma son demasiado energéticos para ser enfocados con espejos. En lugar de reflejarse, penetran los materiales reflectantes. Dado que los rayos gamma no pueden enfocarse en una imagen de la forma tradicional, no es posible determinar la ubicación exacta de una fuente de rayos gamma como se hace con luz menos energética.

Además, los estallidos de rayos gamma son destellos breves (a menudo de tan solo 0,2 segundos) que ocurren aleatoriamente en el cielo. Algunos tipos de telescopios de rayos gamma pueden generar una imagen, pero requieren tiempos de integración más largos y cubren solo una fracción del cielo.

Una vez que tres naves espaciales detectan un estallido de rayos gamma (GRB), sus tiempos se envían a tierra para su correlación. Se obtiene una posición en el cielo, que se distribuye a la comunidad astronómica para realizar observaciones de seguimiento con telescopios ópticos, de radio o espaciales.

Cabe señalar que, dado que cualquier red interred debe constar de varias naves espaciales, los límites entre las redes son definidos de manera diferente por distintos comentaristas.

Las naves espaciales se incorporan o abandonan el servicio de forma natural a medida que se desarrollan sus misiones, y algunas naves espaciales modernas son mucho más capaces que los miembros anteriores de la IPN.

El grupo de satélites Vela fue diseñado originalmente para detectar pruebas nucleares encubiertas, posiblemente a la altitud de la Luna. Por ello, los Vela se colocaron en órbitas altas, de modo que se produjera un retardo entre las activaciones de las naves espaciales. Además, cada satélite contaba con múltiples detectores de rayos gamma distribuidos por toda su estructura; los detectores orientados hacia la explosión registraban una mayor cantidad de rayos gamma que los que no lo estaban.

El grupo Vela detectó una explosión de rayos gamma el 3 de junio de 1969, denominada GRB 690603. Se determinó que su ubicación estaba claramente fuera de la órbita de los satélites y probablemente fuera del Sistema Solar . Tras revisar los datos archivados de Vela, se determinó que una explosión anterior había ocurrido el 2 de julio de 1967. Los primeros informes públicos sobre las explosiones de rayos gamma no se divulgaron hasta principios de la década de 1970.

Se equiparon naves espaciales adicionales con detectores de rayos gamma. Las misiones Apolo 15 y 16 llevaron detectores para estudiar la Luna; las naves Venera, de mediados y finales de la misión, llevaron detectores a Venus. La relativa amplitud de estas misiones demostró una vez más que las ráfagas se originaban a grandes distancias. Otras naves espaciales (como las series OGO, OSO e IMP) contaban con detectores para la radiación gamma terrestre, solar o de todo el cielo, y también confirmaron el fenómeno de las ráfagas de rayos gamma.

Los científicos comenzaron a diseñar instrumentos específicos para los estallidos de rayos gamma (GRB). La nave espacial Helios-2 transportó un detector con una resolución temporal precisa a una órbita solar que la llevó a más de una unidad astronómica (UA) de la Tierra. Helios-2 fue lanzada en 1976.

En 1978, se lanzaron varias naves espaciales, estableciendo las bases necesarias para determinar la posición de Venus. La Pioneer Venus Orbiter y sus contrapartes soviéticas, Venera 11 y 12 , llevaron detectores de rayos gamma a la órbita de Venus. Además, las naves Prognoz-7 e ISEE-3 permanecieron en órbita terrestre. Estas formaron un triángulo Tierra-Venus-Sol, y las sondas en Venus formaron un triángulo más pequeño. Se detectaron 84 ráfagas hasta que la red se degradó en 1980. La Pioneer Venus Orbiter continuó operando hasta que entró en la atmósfera de Venus en 1992, pero no había suficientes naves espaciales funcionando para establecer las bases necesarias.

El 5 y 6 de marzo de 1979, el detector de estallidos de rayos gamma Konus , a bordo de las naves espaciales Venera 11 y Venera 12 , detectó dos ráfagas de rayos X duros provenientes de la misma fuente en la constelación Dorado . ^{[ 1 ]} Estas ráfagas de rayos X fueron detectadas por varias otras naves espaciales. ^{[ 1 ]} Como parte de la Red Interplanetaria (IPN), ^{[ 2 ]} Venera 11 y Venera 12 fueron alcanzadas por la ráfaga de rayos X duros del 5 de marzo de 1979 a las ~10:51 EST, seguida 11 s después por Helios 2 en órbita alrededor del Sol, y luego por el Orbitador Pioneer Venus en Venus. Segundos después, los satélites Vela , Prognoz 7 y el Observatorio Einstein en órbita alrededor de la Tierra fueron inundados. El último satélite alcanzado fue el ISEE-3 antes de que la ráfaga saliera del Sistema Solar .

La sonda Pioneer Venus Orbiter se reunió con la Ulysses en 1990. El lanzamiento del Observatorio de Rayos Gamma Compton en 1991 volvió a formar líneas de base triangulares con PVO y Ulysses. Ulysses continuó su misión hasta junio de 2009, y la misión PVO finalizó en agosto de 1992.

Compton volvió a demostrar su capacidad de discriminación direccional con el instrumento BATSE. Al igual que Velas, BATSE colocó detectores en las esquinas de la nave espacial. De este modo, Compton por sí solo podía determinar la ubicación aproximada de la explosión, con una precisión de entre 1,6 y 4 grados. Posteriormente, se utilizaron datos de referencia de otras naves espaciales para refinar las soluciones de posición de Compton. Además, casi la mitad del cielo estaba bloqueado por la Tierra para Compton, al igual que Venus bloqueaba parte del cielo para PVO. La detección o no detección por parte de Compton o PVO añadía otro elemento a los algoritmos de localización.

Compton también contaba con instrumentos gamma de alta precisión y campo de visión reducido. Ocasionalmente, se producían estallidos de rayos gamma en la zona donde apuntaba Compton. El uso de múltiples instrumentos sensibles proporcionaba mucha más precisión que el BATSE por sí solo.

A finales de 1992, la sonda Mars Observer se unió brevemente a Compton y Ulysses , antes de que esta última fallara. Algunos opinan que Compton proporcionó suficiente continuidad y que la distinción entre la segunda, la tercera y las subsiguientes redes de proyección internacional (IPN) es meramente semántica.

En 1994, a Compton y Ulysses se les unió Wind. Si bien Wind estaba en órbita terrestre, al igual que Compton, su altitud era muy elevada, lo que permitía establecer una línea base corta pero útil. Esta gran altitud también implicaba que la interferencia terrestre era insignificante. Además, Wind contaba con un detector superior e inferior. La interpolación entre ambos detectores solía proporcionar una dirección general en el cielo para las ráfagas, lo que en muchos casos podía complementar el algoritmo IPN. La incorporación de RXTE en 1995 también fue de gran ayuda. Aunque RXTE era una misión de rayos X en órbita terrestre, podía detectar las ráfagas de rayos gamma que también brillaban en rayos X y proporcionar una dirección (en lugar de simplemente un disparador temporal) para ellas.

En 1996 se produjeron dos importantes avances. Se lanzó la sonda NEAR ; su trayectoria hacia un asteroide formó nuevamente una red de partículas interplanetarias (IPN) triangular, medida en unidades astronómicas (UA). A la IPN se unió también la sonda BeppoSAX . BeppoSAX contaba con detectores de rayos gamma de amplio campo y telescopios de rayos X de campo estrecho. Una vez detectado un estallido de rayos gamma (GRB), los operadores podían girar la nave espacial en cuestión de horas para apuntar los telescopios de rayos X a la ubicación aproximada. El resplandor posterior de rayos X proporcionaría entonces una ubicación precisa. En 1997, la primera ubicación precisa permitió un estudio detallado del GRB y su entorno.

La sonda Compton fue desorbitada en el año 2000; la misión NEAR se canceló a principios de 2001. A finales de 2001, la nave espacial Mars Odyssey volvió a formar un triángulo interplanetario.

Otros miembros de la red incluyen o han incluido la nave espacial india SROSS-C2 , los satélites meteorológicos de defensa de la Fuerza Aérea de EE. UU., la nave espacial japonesa Yohkoh y la misión china SZ-2. Todas ellas han estado en órbita terrestre, y los detectores chinos e indios solo estuvieron operativos durante unos pocos meses.

De todas las naves mencionadas, Ulysses es la única cuya órbita la aleja considerablemente del plano de la eclíptica. Estas desviaciones permiten realizar mediciones tridimensionales más precisas de las posiciones aparentes de los GRB.

Las nuevas técnicas y diseños de las naves espaciales de astronomía de alta energía están desafiando el funcionamiento tradicional de la Red Internacional de Proyecciones (IPN). Debido a que las sondas distantes requieren antenas terrestres sensibles para la comunicación, introducen un retardo en los estudios de los estallidos de rayos gamma (GRB). Las grandes antenas terrestres deben dividir su tiempo entre las naves espaciales, en lugar de estar a la escucha continua de las notificaciones de los GRB. Por lo general, las coordenadas de los GRB determinadas por las sondas del espacio profundo se distribuyen entre varias horas y uno o dos días después del GRB. Esto resulta muy frustrante para los estudios de eventos que se miden en segundos.

Una nueva generación de naves espaciales está diseñada para generar la ubicación de los GRB a bordo y transmitirla a tierra en cuestión de minutos o incluso segundos. Estas posiciones no se basan en la correlación temporal, sino en telescopios de rayos X, como en BeppoSAX, pero mucho más rápido. HETE -2, lanzada en el año 2000, observa una amplia región del cielo. Si un GRB activa los detectores de rayos gamma, las máscaras de rayos X informan las coordenadas celestes a las estaciones terrestres. Gracias a su órbita baja y constante, HETE puede utilizar numerosas estaciones terrestres económicas. Casi siempre hay una estación terrestre a la vista de la nave, lo que reduce la latencia a segundos.

La nave espacial Swift , lanzada en 2004, funciona de forma similar, pero es mucho más potente. Cuando un estallido de rayos gamma activa los detectores de rayos gamma, generando una posición aproximada, la nave gira con relativa rapidez para utilizar sus telescopios ópticos y de rayos X con enfoque. Estos refinan la ubicación del estallido con una precisión de minutos de arco, y a menudo de segundos de arco. La posición precisa se comunica a la Tierra aproximadamente una hora después.

INTEGRAL es el sucesor de Compton. INTEGRAL puede determinar una posición aproximada comparando el recuento de rayos gamma de un lado con el otro. También cuenta con un telescopio de rayos gamma capaz de determinar posiciones con una precisión inferior a un grado. INTEGRAL no puede girar rápidamente como las pequeñas naves espaciales HETE y Swift. Sin embargo, si se produjera una explosión en el campo de visión de su telescopio, su posición y características podrían registrarse con gran precisión.

RHESSI se lanzó en 2002 para realizar estudios solares. Sin embargo, su instrumento de rayos gamma podía detectar fuentes de rayos gamma brillantes de otras regiones del cielo y generar posiciones aproximadas mediante detectores diferenciales. Ocasionalmente, aparecía un estallido de rayos gamma cerca del Sol, y el instrumento RHESSI determinaba sus propiedades sin la ayuda de la red de partículas interplanetarias (IPN).

Cabe señalar, sin embargo, que todas estas naves espaciales sufren bloqueos terrestres en diversos grados. Además, cuanto más sofisticado sea el instrumento de observación, menor será la cobertura del cielo. Es más probable que los estallidos de rayos gamma que ocurren aleatoriamente pasen desapercibidos o que se detecten solo con baja resolución. El uso de sondas espaciales no direccionales, como MESSENGER y BepiColombo , continuará.

En 2007 se lanzó AGILE y en 2008 el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi y, aunque estos son orbitadores terrestres, sus instrumentos proporcionan discriminación direccional. El Telescopio Espacial Fermi utiliza detectores de ráfagas de área amplia y un telescopio de ángulo estrecho, y tiene una capacidad limitada para girar sobre sí mismo para colocar un GRB dentro del campo del telescopio. El espectrómetro de neutrones de rayos gamma de MESSENGER ^{[ 3 ]} pudo agregar datos al IPN, antes del final de la misión de MESSENGER en 2015. ^{[ 4 ]} Debido a la caída de potencia de su RTG , Ulysses fue desmantelado el 30 de junio de 2009.

• Red de coordenadas de estallidos de rayos gamma

• Tercera Red Interplanetaria (IPN) - Sitio web actual de la IPN, incluyendo datos para descargar, etc.
• Informe de progreso de IPN. Revista trimestral arbitrada.
• Informe de estado de IPN. Estado de IPN al 24 de septiembre de 2007.