Воздушный шар с гондолой с телескопом взлетает из Алис-Спрингс, Австралия. Фото: сотрудничество GRAINE
Стопка радиоактивно-чувствительных пленок, пронесённая по небу на воздушном шаре, смогла сделать самую точную в мире картину гамма-луча нейтронной звезды. Чтобы добиться этого, исследователи из Университета Кобе объединили старейший метод улавливания радиоактивного излучения с новейшими методами сбора данных и умным устройством записи времени.
Звезды светят нам во всем диапазоне света: от инфракрасного до гамма-лучей. Для каждого из этих диапазонов требуется различное сенсорное оборудование. Самым сложным из них являются гамма-лучи, известные как высокоэнергетический продукт ядерного деления, поскольку их очень короткая длина волны означает, что они не взаимодействуют с веществом так, как другие формы света, и, следовательно, не могут быть отклонены. с линзами или обнаруживаются стандартными датчиками. Таким образом, в нашей способности обнаруживать свет, исходящий от захватывающих звездных объектов, таких как сверхновые и их остатки, существует пробел.
Чтобы решить эту проблему, астрофизик из Университета Кобе Аоки Сигэки и его команда обратились к самому первому материалу, который использовался для обнаружения радиоактивности, — фотопленкам.
«Наша группа сосредоточила внимание на превосходной способности эмульсионной пленки отслеживать гамма-лучи с высокой точностью и предположила, что она может стать отличным гамма-телескопом, если ввести в нее несколько современных функций сбора и анализа данных», — объясняет Аоки.
Основываясь на высокой чувствительности этих пленок и новом, автоматизированном и высокоскоростном процессе извлечения из них данных, идея физиков заключалась в том, чтобы объединить несколько из них, чтобы точно зафиксировать траекторию частиц, которые создают гамма-лучи. удар, точно так же, как один блин может захватить то место, куда вы воткнули в него соломинку, но чтобы записать направление соломинки, требуется целая стопка.
-
Один блин может запечатлеть то место, куда вы воткнули в него соломинку, но чтобы записать направление соломинки, потребуется целая стопка. Точно так же исследователи из Университета Кобе смогли точно отобразить излучающий гамма-лучи пульсар (небесные маяки) с помощью стопки радиоактивно-чувствительных пленок на воздушном шаре. Чтобы определить ориентацию висящей гондолы относительно звезд, они добавили звездную камеру и устройство для отметки времени воздействия гамма-лучей. Фото: Университет Кобе.
-
Участок эмульсионной пленки после проявления. Следы частиц, образовавшихся в результате воздействия гамма-лучей, можно увидеть в виде крошечных сероватых точек по всей плоскости. Фото: сотрудничество GRAINE
Чтобы уменьшить атмосферные помехи, они затем установили стопку пленок на воздушный шар научных наблюдений и подняли ее на высоту от 35 до 40 километров. Однако, поскольку воздушный шар раскачивается и крутится на ветру, направление «телескопа» нестабильно, поэтому добавили набор камер, позволяющих в любой момент фиксировать ориентацию гондолы относительно звезд. Но это создало еще одну проблему, потому что, как знает любой, кто когда-либо делал фотографии с длинной выдержкой, фотопленка не фиксирует течение времени, и поэтому невозможно напрямую узнать, в какое время произошло конкретное воздействие гамма-излучения.
Чтобы решить эту проблему, они заставили три нижних слоя пленки двигаться взад и вперед с одинаковой, но разной скоростью, как стрелки часов. По относительному смещению следов на этих нижних пластинах они смогли затем вычислить точное время удара и, таким образом, сопоставить его с записями камер.
Теперь они опубликовали первое изображение, полученное в результате этой установки, в журнале The Astrophysical Journal. Это самое точное из когда-либо созданных изображений пульсара Вела, быстро вращающейся нейтронной звезды, которая излучает в небо луч гамма-лучей, словно маяк ночью.
«В общей сложности мы зафиксировали несколько триллионов треков с точностью до 1/10 000 миллиметров. Добавляя информацию о времени и объединяя ее с информацией мониторинга ориентации, мы смогли определить, «когда» и «где» произошли события с такой точностью, что результирующее разрешение было более чем в 40 раз выше, чем у обычных гамма-телескопов», — резюмирует Аоки достижения своей группы.
Изображение пульсара Вела. Изображение имеет разрешение более чем в 40 раз лучшее, чем могло быть достигнуто ранее: кружок внизу слева указывает разброс изображения пульсара для сравнения с разбросом изображения ранее лучшего гамма-изображения (другого звездного объекта), указанного пунктирным кружком. Фото: сотрудничество GRAINE
Хотя эти результаты уже впечатляют, новая техника открывает возможность улавливать больше деталей в этом диапазоне частот света, чем когда-либо прежде.
Исследователь из Университета Кобе объясняет: «Посредством научных экспериментов на воздушных шарах мы можем попытаться внести вклад во многие области астрофизики и, в частности, открыть гамма-телескопию для «многопосланной астрономии», где одновременные измерения одних и тех же объектов» необходимы события, зафиксированные с помощью различных методов.Основываясь на успехе эксперимента на воздушном шаре 2018 года, с помощью которого были получены эти данные, мы расширим область и время наблюдения в предстоящих полетах на воздушном шаре и с нетерпением ждем научных прорывов в области гамма-астрономии. .»
Информация от: Университетом Кобе
