Lo Swift Gamma Ray Burst Explorer, citato sovente semplicemente come Swift ed a volte come Explorer-84, è un satellite artificiale messo in orbita dalla NASA nell'ambito del Programma Explorer e formalmente ribattezzato nel 2019 Neil Gehrels Swift Observatory. È dedicato allo studio dei lampi gamma osservati da galassie lontane. Dopo IMAGE e WMAP, è la terza missione della serie NASA Medium Explorer (MIDEX).
Lanciato alle 17:16 UTC del 20 novembre 2004 dalla base di Cape Canaveral usando come vettore un razzo Delta II 7320-10C, è stato posizionato su un'orbita caratterizzata da un apogeo di 604 km, un perigeo di 585 km, un periodo di 96,6 minuti e un'inclinazione di 21°.I dati orbitali dal sito NASA . La durata della missione era stata inizialmente stabilita in due anniScheda della missione dal sito della NASA . ma, grazie ai successi scientifici, alle buone condizioni del satellite e degli strumenti, ed alla stabilità dell'orbita (sulla quale si stima Swift possa permanere fino ad oltre il 2025), la missione è stata successivamente prolungata più volte ed è ancora attiva.
La Senior Review 2014 della NASA ha proposto il prolungamento di Fermi al 2018, con un controllo intermedio nel 2016. Swift è risultata essere la missione con la maggior produttività scientifica rispetto al costo.
Contrariamente a quanto comunemente accade per i satelliti il nome non è un acronimo ma si rifà al nome inglese del rondone, uno degli uccelli dal volo più agile e veloce, ed è stato scelto per richiamare la rapidità di puntamento del satelliteLa spiegazione del nome dal sito ufficiale . garantita da un sistema giroscopico controllato da motori elettrici. Il satellite è frutto di una collaborazione tra la statunitense NASA, l'italiana ASI e il PPARC (Particle Physics and Astronomy Research Council) (a cui sono subentrati l'Agenzia Spaziale Britannica ed il Science & Technology Facilities Council). Il centro operativo della missione è gestito dalla Pennsylvania State University, la principale base terrestre è il Centro spaziale Luigi Broglio a Malindi, in Kenya, mentre l'archiviazione dei dati è svolta al Goddard Space Flight Center (copie dell'archivio sono mantenute anche dall'ASI e dall'Università di Leicester). L'ASI e l'Osservatorio astronomico di Brera hanno contribuito anche alla strumentazione.
Uno degli aspetti innovativi della missione Swift è che tutti i dati raccolti sono resi disponibili alla comunità scientifica entro poche ore dalla loro ricezione a Terra. Dopo un primo processamento infatti, chiunque può scaricare i dati attraverso Internet ed analizzarli con un pacchetto software distribuito gratuitamente. Addirittura è possibile svolgere delle analisi preliminari dei dati online attraverso strumenti web. Il satellite e la strumentazione Il corpo principale del satellite ha un diametro di circa e una lunghezza di 5,7 m; nella configurazione di massimo dispiegamento dei pannelli solari raggiunge una larghezza di 5,4 m. Il peso complessivo è di . È dotato di batterie Ni-H2 (al nichel-idrogeno) ricaricate da pannelli solari. La stabilizzazione e il puntamento sono controllati da 6 giroscopi. Swift è equipaggiato con tre telescopi co-allineati: BAT (Burst Alert Telescope, letteralmente Telescopio (capace di dare) allerta per il lampo)Le specifiche di BAT dal sito ufficiale .: si tratta di uno strumento sensibile a fotoni di energia nella banda tra 15 e . In astronomia questa banda viene generalmente indicata come banda dei raggi X duri o, alternativamente, dei raggi gamma molli. BAT impiega una maschera codificata per realizzare immagini del cielo basandosi sul principio della stenoscopia. Questa tecnologia è stata scelta poiché è molto difficile focalizzare i raggi gamma con le usuali tecniche basate su specchi o lenti. La struttura consta di 52 000 piastrine di schermatura da 5 mm in piombo distribuite secondo un complesso schema ad una distanza di un metro dalle piastrine da 4 mm in CZT (tellururo di cadmio drogato con zinco) per la rilevazione dei raggi X duri. L'importante funzione di BAT è di individuare i GRB (ed in generale qualunque fenomeno transiente celeste di alta energia) e per svolgere questo compito efficacemente è stato progettato con un ampio campo di vista. Copre infatti una frazione significativa del cielo, corrispondente ad un angolo solido di 1 steradiante con alta sensibilità ed un angolo di 3 steradianti con sensibilità inferiore (la visione completa del cielo richiederebbe un angolo di 4π, pari a circa 12.6 steradianti). Avvistato un lampo, entro 15 secondi ne determina la posizione con una precisione di 1÷4 arcominuti e la trasmette a terra per facilitare il puntamento di altri telescopi. XRT (X-ray Telescope, letteralmente Telescopio a raggi X)Le specifiche di XRT dal sito ufficiale .: utilizza un telescopio Wolter di tipo I ed è abbinato ad un sensore (di tipo CCD) per fotoni di energia compresa tra 0,2 e 10 keV. Il campo di vista di XRT è di circa 25 arcominuti. La focalizzazione dei fotoni permette ad XRT di migliorare la localizzazione della sorgente individuata da BAT arrivando ad un'incertezza di 3,6 arcosecondi. Oltre a migliorare la localizzazione del transiente, questo strumento molto sensibile permette di analizzare lo spettro del transiente o dell'emissione residua dei GRB (detta afterglow), la cui durata può protrarsi per giorni o settimane. UVOT (Ultraviolet/Optical Telescope, letteralmente Telescopio ultravioletto/ottico)Le specifiche di UVOT dal sito ufficiale .: si tratta di un telescopio realizzato con una configurazione Ritchey-Chrétien modificata e con uno specchio primario da 30 cm. Il campo di vista UVOT è di circa 17 arcominuti. È sensibile nelle lunghezza d'onda dal visibile all'ultravioletto (170 – 600 nm). Nonostante le dimensioni modeste dello specchio, il vantaggio di operare al di fuori del grosso dell'atmosfera terrestre gli consente di avere un'ottima sensibilità (paragonabile a quella di un telescopio da 4 m sulla Terra) e di raggiungere una risoluzione inferiore all'arcosecondo. Questi tre strumenti sono stati progettati in funzione della sofisticata strategia osservativa di Swift. Swift infatti pattuglia il cielo con BAT, lo strumento a grande campo di vista, osservandone il 50-80% ogni giorno alla ricerca di lampi gamma. Quando un lampo viene avvistato da BAT, il sistema di controllo automatico permette di inquadrare rapidamente la regione del lampo anche con XRT ed UVOT, strumenti molto sensibili, ma dal campo di vista più piccolo. Entro 20 secondi dalla rilevazione di BAT, inizia il ripuntamento, che si completa generalmente entro pochi minuti. Così XRT ed UVOT iniziano a raccogliere informazioni sul lampo entro qualche minuto dal rilevamento iniziale.Opuscolo divulgativo di Swift .Schema del funzionamento del sistema di autocorrezione del puntamento. Questa rapidità, che sarebbe difficile da raggiungere se fosse necessario un intervento umano, consente sia di ottenere rapidamente posizioni via via più precise, utili per puntare altri strumenti, sia di raccogliere preziose informazioni sul lampo in diverse bande energetiche sin dai primi istanti del fenomeno. Contributo italiano L'Italia ha fornito gli specchi del telescopio XRT insieme a parte del software per l'analisi dei dati X. Inoltre Swift utilizza le antenne della stazione ASI di Malindi (Kenya) per ricevere i comandi e trasmettere i dati, questa operazione viene ripetuta una dozzina di volte al giorno ad ogni passaggio del satellite in vista della stazione. La partecipazione italiana a Swift è finanziata dall'Agenzia spaziale italiana (ASI) e dall'Istituto nazionale di astrofisica (INAF). Principali risultati scientifici
Gamma-ray Burst (GRB) o lampi gamma
La rapidità di ripuntamento e la precisa localizzazione nella sfera celeste fanno di Swift uno strumento ideale per l'identificazione e lo studio delle sorgenti rapidamente transienti come i lampi gamma o Gamma-ray Burst (GRB). In media Swift identifica 100 nuovi GRB ogni anno, di cui 90 GRB lunghi. La rapida diffusione della posizione dei GRB individuati da Swift ha portato alla misura la distanza per circa un terzo di questi. Questo consente di studiare dal punto di vista statistico la popolazione dei GRB lunghi deducendo, per esempio, quali siano la loro distribuzione lungo la storia dell'universo e le distribuzioni delle loro principali proprietà fisiche nel sistema di riferimento a riposo delle sorgenti. Le osservazioni dello strumento XRT a bordo di Swift hanno permesso la caratterizzazione delle prime fasi della curva di luce della coda di emissione nei raggi X e l'individuazione di brevi ma intensi brillamenti successivi all'emissione gamma che si ritengono legati all'attività del motore centrale. Riguardo allo studio dei lampi gamma corti (circa il 10% dei GRB identificati), il satellite Swift ha segnato una vera svolta. Infatti per la prima volta Swift ha permesso l'identificazione della coda di emissione nei raggi X per i GRB corti, la misura precisa delle loro coordinate spaziali e, di conseguenza, quella della loro distanza. Di seguito si riporta una breve lista di lampi gamma notevoli individuati da Swift: 9 maggio 2005: GRB 050509b, lampo gamma della durata di un ventesimo di secondo; è il primo caso di localizzazione di un lampo di breve durata. 4 settembre 2005: GRB 050904, lampo gamma della durata di circa 200 secondi e uno spostamento verso il rosso di 6,29; la sua distanza, determinata in circa 12,6 miliardi di anni luce, l'ha reso il più lontano mai individuato fino al rilevamento di GRB 090423, il 23 aprile 2009. 18 febbraio 2006: GRB 060218, lampo gamma della durata di circa 2000 secondi e relativamente vicino (circa 440 milioni di anni luce) ma insolitamente debole; si ritiene che sia il segnale dell'esplosione di una supernova. 14 giugno 2006: GRB 060614, lampo gamma della durata di circa 102 secondi in una galassia distante circa 1,6 miliardi di anni luce. In contrasto con quanto solitamente osservato per lampi gamma vicini e nonostante osservazioni estremamente profonde, per questo GRB non è stato possibile rivelare la presenza di una supernova associata all'evento. Il lampo fu quindi riconosciuto come un tipo di esplosione ibrida che probabilmente è associata alla nascita di un buco nero. 19 marzo 2008: GRB 080319B, un lampo gamma di straordinaria potenza; nonostante la distanza di 7,5 miliardi di anni luce, ha raggiunto una magnitudine apparente di 5,8 rimanendo nella zona convenzionalmente definita di osservabilità ad occhio nudo per circa 30 secondi, divenendo così l'oggetto noto più distante che sia stato direttamente osservato. Si ritiene che la magnitudine assoluta sia stata 2,5 milioni di volte superiore alla più brillante supernova mai osservata. Nella stessa giornata sono stati individuati altri tre lampi.Articolo dell'Osservatorio di Brera sull'evento del 19 marzo 2008. 13 settembre 2008: GRB 080913, lampo gamma con uno spostamento verso il rosso di 6,7; la sua distanza, determinata in circa 12,8 miliardi di anni luce, lo porta ad essere l'evento più lontano, nonché più antico, mai individuato, in quanto si ritiene che l'età dell'Universo fosse al momento dell'esplosione di soli 825 milioni di anni.Articolo della NASA sull'evento del 13 settembre 2008. 23 aprile 2009: GRB 090423, lampo gamma della durata di circa 10 secondi e uno spostamento verso il rosso di 8,2; la sua distanza, determinata in circa 13 miliardi di anni luce, lo porta ad essere l'evento più lontano, nonché più antico, mai individuato (630 milioni di anni), superando il precedente record di GRB 080913.Articolo della NASA sull'evento del 23 aprile 2009.