Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосСтопка пленок на воздушном шаре позволила сделать самую точную в мире фотографию...

Стопка пленок на воздушном шаре позволила сделать самую точную в мире фотографию гамма-луча

- Advertisement -

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.

Стопка радиоактивно-чувствительных пленок, пронесённая по небу на воздушном шаре, смогла сделать самую точную в мире фотографию нейтронная звездагамма-луч. Этот подвиг был достигнут исследователями из Университета Кобе, которые объединили самые ранние методы обнаружения радиоактивного излучения с передовыми технологиями сбора данных и инновационным устройством регистрации 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.

Воздушный шар с гондолой с телескопом взлетает из Алис-Спрингс, Австралия. Фото: сотрудничество GRAINE

Инновационный подход с использованием фотопленок

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 сосредоточилась 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 высокоскоростном процессе извлечения из них данных, идея физиков заключалась в том, чтобы объединить несколько из них, чтобы точно зафиксировать траекторию частиц, создаваемых гамма-лучами. при ударе, точно так же, как один блин может захватить то место, куда вы воткнули в него соломинку, но чтобы записать направление соломинки, требуется целая стопка.

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.

Революционная визуализация Vela Pulsar

Теперь они опубликовали в журнале первое изображение, полученное в результате этой установки. Астрофизический журнал. Это самое точное изображение Vela, когда-либо созданное. пульсар, быстро вращающаяся нейтронная звезда, излучающая луч гамма-лучей в небо, как маяк ночью. «Мы записали в общей сложности несколько триллионов треков с точность 1/10 000 миллиметров. Добавив информацию о времени и объединив ее с информацией мониторинга ориентации, мы смогли определить, «когда» и «где» произошли события с такой точностью, что полученное разрешение было более чем в 40 раз выше, чем у обычных гамма-телескопов». Аоки резюмирует 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» Требуются события, зафиксированные с помощью различных методов. Основываясь на успехе эксперимента на воздушном шаре 2018 года, с помощью которого были получены данные, мы расширим зону и время наблюдений в предстоящих полетах на воздушном шаре и с нетерпением ждем научных прорывов в области гамма-астрономии».

Ссылка: «Первое изображение Пульсара Вела с помощью эмульсионного гамма-телескопа в ходе эксперимента на воздушном шаре GRAINE 2018», Сатору Такахаши, Сигэки Аоки, Ацуши Иёно, Аяка Карасуно, Кохичи Кодама, Рёсуке Коматани, Масахиро Комацу, Масахиро Комияма, Кэндзи Курэцубо , Тосицугу Марушима, Сёта Мацуда, Кунихиро Моришима, Мисаки Морисита, Наотака Наганава, Мицухиро Накамура, Мотоя Накамура, Такафуми Накамура, Юя Накамура, Нобору Накано, Тосиюки Накано, Казума Накадзава, Акира Нисио, Миюки Ода, Хироки Рокудзё, Осаму Сато, Коу Сугимура, Ацуму Судзуки, Маю Тории, Сая Ямамото и Масахиро Ёсимото, 21 декабря 2023 г., Астрофизический журнал.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad0973

Эта работа была поддержана грантами JSPS KAKENHI 17H06132, 18H01228 и 18K13562. Исследование проводилось в сотрудничестве с исследователями из Научного университета Окаямы, Педагогического университета Айти, Нагойский университети Университет Гифу.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме