Neil Gehrels, astrofizyk NASA, którego Swift spada, gdy teleskop Roman leci w kosmos

Neil Gehrels

Photo: NASA GSFC / Public domain, via Wikimedia Commons

Urodzony	3 października 1952 Lake Geneva, Wisconsin, United States
Zmarł	6 lutego 2017 (64)
Zawód	Astrofizyk
Nagrody	Medal Henry Draper · NASA Exceptional Scientific Achievement Medal · Nagroda Dan David

Przez niemal dwie dekady satelita NASA potrafił wykryć eksplozję na skraju wszechświata, w ciągu mniej więcej minuty skierować się w jej stronę i przekazać współrzędne teleskopom na Ziemi, zanim rozbłysk zgasł. W ostatnich latach nosił imię Neila Gehrelsa, astrofizyka z Goddard Space Flight Center, który prowadził projekt od pierwszej propozycji aż po umieszczenie satelity na orbicie. Teraz teleskop przestał obserwować. Statek kosmiczny opada przez górne warstwy atmosfery i nie ma już szans na jego ratunek, podczas gdy drugi teleskop, którego wczesne planowanie nadzorował Gehrels, zmierza ku punktowi obserwacyjnemu daleko za Księżycem. Nie dożył żadnego z tych wydarzeń.

Gehrels urodził się w Lake Geneva w stanie Wisconsin, a dorastał w pobliżu teleskopów, przy których pracował jego ojciec, astronom Tom Gehrels. Przez pewien czas rodzina mieszkała w McDonald Observatory w Teksasie, a gdy Neil miał czternaście lat, osiedliła się w Tucson. Na University of Arizona studiował kompozycję muzyki klasycznej, ale ukończył uczelnię z dyplomami z muzyki i fizyki. Ostatecznie zwyciężyła fizyka. To połączenie jest mniej dziwne, niż mogłoby się wydawać: misja, która przyniosła mu największą sławę, opierała się na precyzyjnym wyczuciu czasu i instrumentach, które musiały zadziałać dokładnie w odpowiedniej chwili.

W Caltech, gdzie w 1982 roku uzyskał doktorat z fizyki pod kierunkiem Rochusa Vogta i Edwarda C. Stone’a, jedną z jego pierwszych prac była kalibracja instrumentu do pomiaru promieniowania kosmicznego, przeznaczonego dla sondy Voyager. Gdy obie sondy Voyager przeleciały obok Jowisza w 1979 roku, instrument ujawnił coś zaskakującego. Uważano, że wysokoenergetyczne cząstki w magnetosferze planety to głównie wodór i hel; Gehrels odkrył jednak, że dominują wśród nich tlen i siarka, a ich źródłem okazały się wulkany na Io. Temu zagadnieniu poświęcił pracę doktorską. Poznał tam również Ellen Williams, studentkę fizyki; pobrali się w 1980 roku.

W 1981 roku rozpoczął pracę jako naukowiec podoktorancki w Goddard Space Flight Center NASA w stanie Maryland i pozostał tam do końca życia. Jednym z jego pierwszych projektów był GRIS — balonowy spektrometr promieniowania gamma, którego budowa niemal dobiegła końca, gdy na południowym niebie pojawiła się Supernova 1987A. Instrument wysłany w pośpiechu zarejestrował linię promieniowania gamma pochodzącą z rozpadu kobaltu-56. Jej poszerzenie i przesunięcie dostarczyły wczesnych, mocnych dowodów na to, że szczątki eksplodującej gwiazdy są wzburzone i niesymetryczne. Rok wcześniej opublikował krótką pracę o wyznaczaniu granic ufności, gdy zliczono zaledwie kilka zdarzeń; od tamtej pory powołują się na nią astronomowie pracujący z małymi zbiorami danych. Od startu Compton Gamma Ray Observatory w 1991 roku aż do jego sprowadzenia z orbity w 2000 roku pełnił funkcję głównego naukowca projektu, a od 1995 roku kierował Astroparticle Physics Laboratory w Goddard.

To Swift przyniósł mu rozpoznawalność. Rozbłyski gamma trwają sekundy lub krócej, a przez lata nie udawało się dostatecznie szybko ustalić ich położenia, by dostrzec to, co pozostawiały po sobie. Gehrels kierował pracami nad projektem satelity, który miał wykrywać rozbłysk, samodzielnie kierować na jego źródło teleskopy rentgenowski i ultrafioletowo-optyczny, bez czekania na polecenia z Ziemi, a następnie rozsyłać informacje o jego położeniu do obserwatoriów na całym świecie. Od 1999 roku aż do śmierci był głównym badaczem misji, którą nadzorował podczas startu 20 listopada 2004 roku i późniejszych działań. W 2005 roku kierował pracami nad artykułem w „Nature”, który powiązał krótki rozbłysk ze starą galaktyką eliptyczną. Był to dowód, że krótkie rozbłyski powstają w wyniku zderzeń zwartych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe, a nie zapadania się masywnych gwiazd. Swift zaprojektowano z myślą o dwóch latach pracy. Zaobserwował ponad 2000 rozbłysków, a na długo przed końcem misji stał się uniwersalnym systemem alarmowym, ostrzegającym o każdym nagłym pojaśnieniu na niebie.

Gehrels nieustannie poszerzał zakres swoich działań. Był zastępcą głównego naukowca projektu Fermi Gamma-ray Space Telescope i członkiem LIGO Scientific Collaboration, a w 2016 roku współtworzył strategię poszukiwania światła towarzyszącego zdarzeniom związanym z falami grawitacyjnymi poprzez kierowanie obserwacji na prawdopodobne galaktyki macierzyste. Przewidywane przez te badania zdarzenie nastąpiło w sierpniu 2017 roku: zderzyły się dwie gwiazdy neutronowe, a Swift zarejestrował ultrafioletową poświatę pozostałą po zderzeniu. Gehrels zmarł na raka trzustki sześć miesięcy wcześniej, 6 lutego 2017 roku, w wieku 64 lat.

Uproszczona wersja tej historii — jeden człowiek i jedno obserwatorium noszące jego imię — nie oddaje ani sposobu, w jaki pracował, ani tego, jak niepewny był los jego projektów. Nagrodę Bruno Rossi w 2007 roku i Medal Henry’ego Drapera w 2009 roku otrzymał wspólnie z zespołem Swift, a misją zarządzano z Penn State we współpracy z partnerami z Wielkiej Brytanii i Włoch. Zmiana nazwy statku kosmicznego w 2018 roku uhonorowała człowieka, który spajał tę koalicję, ale zarazem przesłoniła, jak wiele osób było zaangażowanych w projekt. Same urządzenia nigdy nie były też bezpieczne. Szerokokątny teleskop, nad którym pracował jako główny naukowiec projektu, początkowo nazwany WFIRST, Biały Dom dwukrotnie próbował wykreślić z planów — w 2018 i ponownie w 2025 roku. Projekt przetrwał dzięki Kongresowi i skorygowanemu budżetowi. Swift zbliżał się do końca misji po tym, jak NASA postawiła na komercyjny holownik Katalyst’s LINK, który miał przechwycić starzejącego się satelitę i podnieść go na wyższą orbitę. Holownik wystartował w lipcu 2026 roku, ale w sierpniu zrezygnowano z podniesienia orbity z powodu problemów z kontrolą położenia. Ratowanie satelity, którego nigdy nie zaprojektowano z myślą o serwisowaniu, było nowym rodzajem ryzyka — a stawką było obserwatorium Gehrelsa.

Oba wydarzenia dzieliło zaledwie kilka tygodni. Nancy Grace Roman Space Telescope, przemianowany WFIRST, wystartował z Kennedy Space Center na pokładzie rakiety Falcon Heavy 30 sierpnia 2026 roku i skierował się ku punktowi L2 układu Słońce–Ziemia. Pierwszych obrazów naukowych spodziewano się na początku 2027 roku. Jego lustro ma takie same rozmiary jak lustro teleskopu Hubble’a, ale kamera obejmuje obszar nieba około stu razy większy — to podstawa badań ciemnej energii i egzoplanet, które Gehrels pomagał projektować. Swift wykonał ostatnią obserwację 20 października 2026 roku, gdy jego orbita obniżyła się poniżej około 275 kilometrów; NASA przewiduje, że w ciągu kilku tygodni wejdzie w atmosferę. Zgromadzone przez niego archiwum, obejmujące ponad 1,5 miliona zdjęć w ultrafiolecie i świetle widzialnym, pozostanie dostępne.

Poza laboratorium wspinał się. W 2006 i ponownie w 2015 roku samotnie pokonał sześciodniową drogę wspinaczkową The Nose na El Capitan w Yosemite. Ellen Williams później stanęła na czele ARPA-E w Departamencie Energii; mieli dwoje dzieci. W 2010 roku Gehrels został wybrany do National Academy of Sciences, a jego imię nosi asteroida 16000 Neilgehrels. Był także jednym z trzech laureatów Dan David Prize w 2017 roku, obok Shrinivasa Kulkarniego i Andrzeja Udalskiego.

Patrząc z tej perspektywy, jego dorobek pokazuje, że najtrwalszym efektem misji jest nawyk, jaki zaszczepia w innych. Swift nauczył całe pokolenie astronomów oczekiwać alarmu i kierować teleskopy na cel w ciągu kilku minut; Roman przekaże im mapy tak rozległe, że jeden zespół nie zdoła ich opracować. Satelita noszący jego imię spłonie w atmosferze. Wyrobiony przez niego odruch nie potrzebuje już satelity na orbicie.

Tagi: rozbłyski gamma, Nancy Grace Roman Space Telescope, Neil Gehrels, astrofizycy, Compton Gamma Ray Observatory, Edward C. Stone