Jelikož atmosféra Země nepropouští pro živé organismy nebezpečné záření gama, může být z astronomických zdrojů měřené pouze pomocí satelitů. Evropská kosmická agentura (ESA) proto pro tento účel navrhla a zprovoznila vesmírný teleskop Integral, který dokáže provádět dosud nejcitlivější měření tohoto záření ve vesmíru. Zároveň je první kosmickou observatoří schopnou současně snímat gama, rentgenové a viditelné záření. Zaměřuje se zejména na fenomény jako černé díry, neutronové hvězdy, aktivní galaktické jádra a supernovy nebo procesy jako formace nových chemických prvků a gama záblesky.
Družice Integral nebo v plném znění International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory se soustřeďuje na spektroskopii a snímání astronomických zdrojů záření gama v energetickém rozmezí 15 keV (kiloelektronvolt) až 10 MeV (megaelektronvolt), přičemž bude zároveň monitorovat i rentgenové paprsky (4-35 keV) a viditelné (nebo barevné) elektromagnetické spektrum (550 nm). Důraz je přitom kladen na vysoké spektrální a prostorové rozlišení. Zaměření na záření gama umožňuje studovat různé dosud nedostatečně prozkoumané fenomény a procesy. Mise přispěje například k odpovědi na otázku, jak vznikají nové chemické prvky během rozpadu hvězd. Záření gama totiž vzniká při výbuchu supernov, kdy je vymrštěna do okolí většina hmoty hvězdy a zůstává z ní jen pozůstatek ve formě bílého trpaslíka, neutronové hvězdy nebo hvězdné černé díry. Tyto exploze poskytli v dávných dobách energii potřebnou k vytvoření prvků, z nichž jsou složeny planety a živé organismy. Integral bude schopen zachytit toto záření z výbuchů a z nově vzniklých radioaktivních prvků.
Ke zkoumaným fenoménům dále patří obří černá díra uprostřed naší galaxie (Mléčné dráhy), jejíž hmotnost činí přibližně třímilionový násobek hmotnosti Slunce. Jelikož vypouští velká množství gama paprsků, výsledky z Integrálu mohou pomoci porozumět povaze tohoto obrovského a záhadného objektu. Většina astronomů je k tomu přesvědčena, že obří černé díry se nacházejí také v centru jiných galaxií. Tato mise proto může najít důkazy o těchto objektech a následně umožnit podrobné prostudování jejich fyzikálních vlastností. Integral také pomáhá při řešení záhady kolem gama záblesků, které mají neznámý původ a většinou mizí po krátkém čase. Jedná se přitom podle dohadů o největší exploze ve vesmíru. Během činnosti mise Integral se dosud podařilo přispět například ke detekci záření gama spojeného s gravitačními vlnami, odhalení obnovené aktivity černé díry V404 Cygni nebo zachycení exploze bílého trpaslíka způsobem jako supernova.
Na palubě satelitu Integral se nacházejí čtyři hlavní nástroje mise, přičemž první dva instrumenty mají za úkol samotné snímání záření gama. Zbývající dva z nich přispívají podpůrnými měřeními k detekci a identifikaci zdrojů tohoto záření. Spektrometr SPI (Spectrometer on INTEGRAL) provádí spektrální analýzu bodových zdrojů záření gama a příslušných oblastí v energetickém rozmezí od 18 keV do 8 MeV pomocí 19 chlazených hexagonálních germaniových detektorů. Dokáže tak precizně měřit energii gama paprsků. Snímač IBIS (Imager on Board the INTEGRAL Satellite) nabízí detailní snímky záření gama, identifikaci zdrojů a spektrální citlivost ve dvou detektorových vrstvách (CdTe – 16 000 pixelů a Čsl – 4 000 pixelů) a rozpětí 15 keV až 10 MeV. Předchozí dvojici doplňuje detektor JEM-X (Joint European X-Ray Monitor) určený k měření rentgenového záření a optický monitor OMC (Optical Monitoring Camera) věnující se zachytávání optických emisí zdrojů záření gama. Spolu tyto 4 nástroje váží více než 2 tuny, čímž představují nejtěžší náklad vynesený ESA na oběžnou dráhu Země. Vysokou hmotnost způsobuje výrazná velikost plochy detektorů na zachycení gama paprsků a potřeba ochránit detektory před pozaďovým zářením z důvodu zachování jejich citlivosti.
Družice Integral vystartovala 17. října 2002 o 04:41:00 UTC raketou Proton-K z kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu. Při startu disponovala hmotností 4 tuny, rozměrmi 5 × 2,8 × 3,2 m, průměrem 3,7 m a dvěma solárními panely se společnou délkou 16 m. V prvních letech svého provozu se pohybovala po eliptické oběžné dráze s oběžnou dobou 72 hodin a sklonem 51,6 °. Celou Zemi tedy oběhla jednou za tři dny. V apogeu (nejvzdálenějším bodě dráhy od Země) se tak nacházela v nadmořské výšce 153 000 km – zhruba v třetině vzdálenosti Měsíce od Země, zatímco v perigeu (nejbližším bodě dráhy k Zemi) jeho výška činila 9000 km nad mořem. Během letu ve vesmíru se však postupně vychyluje z původní dráhy, jelikož se výška perigea a sklon časem výrazně měnily. Původně byla plánována délka mise 2 roky, ale je funkční dodnes s tím, že v současnosti je její činnost prodloužena do 31. prosince 2022. Sérií korekčních manévrů v roce 2015 byla oběžná dráha družice upravena tak, aby v roce 2029 došlo k jejímu bezpečnému zániku v zemské atmosféře.
Integral je mezinárodní mise, na které se kromě členských států ESA podílejí i Rusko (ruská raketa Proton-K), USA (zapojení pozemních stanic NASA) a Česká republika spolu s Polskem (v době plánování, konstrukce a startu ještě nebyly členy ESA). Z hlediska ČR se na projektu přímo podílel Astornomický ústav Akademie věd ČR (AsÚ AV ČR), a to konkrétně na nástroji OMC, práci vědeckého střediska ISDC (INTEGRAL Science and Data Center) a pozemních experimentech. Hlavním smluvním partnerem ESA pro Integral byla italská firma Alenia Spazio (dnes Thales Alenia Space Italia).
Zdroje:
ESA, https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Integral_overview
