Žemo dažnio radijo dangus kosminio spindulio smūgio metu. Vaizdo kreditas: MPIFR. Spustelėkite norėdami padidinti.
Naudodama LOPES eksperimentą, naujojo aukštųjų technologijų radijo teleskopo LOFAR prototipą, skirtą aptikti ypač aukštos energijos kosminių spindulių daleles, astrofizikų grupė, bendradarbiaudama su „Max-Planck-Gesellschaft“ ir „Helmholtz-Gemeinschaft“, užfiksavo ryškiausią ir greičiausią. radijo sprogimai, kuriuos kada nors matė danguje. Sprogdinimas, apie kurio aptikimą pranešama šios savaitės žurnale „Nature“, yra dramatiški radijo šviesos blyksniai, daugiau nei 1000 kartų ryškesni už saulę ir beveik milijoną kartų greitesni už įprastą žaibą. Labai trumpą laiką šie blyksniai, kurie iki šiol beveik nepastebėti, tapo ryškiausia dangaus šviesa, kurios skersmuo buvo dvigubai didesnis nei mėnulis.
Eksperimentas parodė, kad Žemės atmosferoje sklinda radijo blykstės, kurias sukelia labiausiai kosmose susidariusios energingiausios dalelės. Šios dalelės yra vadinamos ypač aukštos energijos kosminiais spinduliais ir jų kilmė yra nuolatinis galvosūkis. Astrofizikai dabar tikisi, kad jų radimas paaiškins naujų šių dalelių paslaptį.
Mokslininkai panaudojo daugybę radijo antenų ir didelį dalelių detektorių rinkinį iš KASCADE-Grande eksperimento Forschungszentrum Karlsruhe mieste. Jie parodė, kad kai labai energinga kosminė dalelė pataikė į Žemės atmosferą, atitinkamas radijo impulsas buvo įrašomas iš gaunamos dalelės. Taikydama radijo astronomijos vaizdo gavimo metodus, grupė netgi sukūrė šių įvykių skaitmenines filmų sekas, sukurdama greičiausius filmus, kurie kada nors buvo sukurti radijo astronomijos srityje. Dalelių detektoriai pateikė jiems pagrindinę informaciją apie gaunamus kosminius spindulius.
Tyrėjai sugebėjo parodyti, kad skleidžiamo radijo signalo stiprumas buvo tiesioginis kosminės spinduliuotės energijos matas. „Nuostabu, kad paprastomis FM radijo antenomis galime išmatuoti iš kosmoso ateinančių dalelių energiją“, - sako prof. Heino Falcke iš Nyderlandų astronomijos tyrimų fondo (ASTRON), kuris yra LOPES bendradarbiavimo atstovas. „Jei turėtume jautrias radijo akis, pamatytume, kaip dangus spindi radijo bangomis“, - priduria jis.
Mokslininkai naudojo antenų, panašių į įprastus FM radijo imtuvus, poras. „Pagrindinis skirtumas nuo įprastų radijo imtuvų yra skaitmeninė elektronika ir plačiajuosčio ryšio imtuvai, kurie leidžia mums klausytis daugelio dažnių vienu metu“, - aiškina Dipl. Fiz. Bonas universiteto ir Tarptautinės Max-Plancko tyrimų mokyklos (IMPRS) magistrantas Andreasas Hornefferis, sumontavęs antenas kaip savo doktorantūros projekto dalį.
Iš esmės kai kurie aptikti radijo blykstės iš tikrųjų yra pakankamai stiprūs, kad trumpam sunaikintų įprastą radijo ar TV signalą. Norėdami parodyti šį efektą, grupė savo kosminio spinduliuotės radijo signalų priėmimą pavertė garso takeliu (žr. Žemiau). Kadangi blyksniai trunka tik maždaug 20–30 nanosekundžių, o ryškūs signalai pasikartoja tik kartą per dieną, jie sunkiai atpažįstami kasdieniame gyvenime.
Eksperimentas taip pat parodė, kad radijo spinduliuotės stipris skiriasi atsižvelgiant į Žemės magnetinio lauko orientaciją. Šis ir kiti rezultatai patvirtino pagrindines prognozes, kurias anksčiau padarė teoriniai skaičiavimai, kuriuos atliko prof. Falcke ir jo buvęs doktorantas Timas Huege'as, taip pat profesoriaus Peterio Gorhamo iš Havajų universiteto skaičiavimai.
Kosminės spinduliuotės dalelės nuolat bombarduoja žemę, sukeldamos mažai elementariųjų dalelių, kurios sudaro materijos pluoštą, ir prieš atmosferą sklindančių antiageninių dalelių sprogimą. Šioje spindulyje esančios lengviausiai įkrautos dalelės, elektronai ir pozitronai bus nukreiptos žemės geomagnetinio lauko dėka, todėl jos skleidžia radijo bangas. Šis radiacijos tipas yra gerai žinomas iš dalelių greitintuvų Žemėje ir yra vadinamas sinchrotrono radiacija. Pagal analogiją astrofizikai dabar kalba apie „geosinchrotrono“ radiaciją dėl sąveikos su Žemės magnetiniu lauku.
Radijo blykstės buvo aptiktos LOPES antenomis, įrengtomis „KASCADE-Grande“ kosminio spinduliuotės oro dušo eksperimente Forschungszentrum Karlsruhe mieste, Vokietijoje. „KASCADE-Grande“ yra pagrindinis kosminių spindulių matavimo eksperimentas. „Tai rodo didelę astrodalelių fizikos eksperimento, esančio tiesiogiai mūsų kaimynystėje, jėgą. Tai leido mums lanksčiau tyrinėti ir neįprastas idėjas, kaip ši“, - sako daktaras Andreas Haungs, „KASCADE-Grande“ atstovas.
Radijo teleskopas LOPES (LOFAR prototipų eksperimentinė stotis) naudoja didžiausio pasaulyje radijo teleskopo LOFAR antenas, kurios bus pastatytos po 2006 m. Nyderlanduose ir Vokietijos dalyse. „LOFAR“ yra radikaliai naujas dizainas, apjungiantis daugybę pigių žemų dažnių antenų, kurios vienu metu surenka radijo signalus iš viso dangaus. Prijungtas prie didelės spartos interneto, superkompiuteris turi galimybę aptikti neįprastus signalus ir padaryti įdomių dangaus regionų vaizdus, nejudindamas jokių mechaninių dalių. „LOPES pirmuosius svarbiausius LOFAR projekto mokslinius rezultatus pasiekė jau kūrimo etape. Tai leidžia mums įsitikinti, kad LOFAR iš tikrųjų bus tokia revoliucinga, kaip mes tikėjomės. “ paaiškina prof. Harvey Butcher, Nyderlandų astronomijos tyrimų fondo (ASTRON), Dwingeloo mieste, Nyderlanduose, kur šiuo metu kuriamas LOFAR, direktorius.
„Tai iš tiesų yra neįprastas derinys, kai branduoliniai fizikai ir radijo astronomai dirba kartu, kad sukurtų unikalų ir labai originalų astrodalelių fizikos eksperimentą“, - teigia dr. Antonas Zensusas, „Max-Planck“ instituto radioastronomijos (MPIfR) direktorius. Bona. „Tai atveria kelią naujiems dalelių fizikos aptikimo mechanizmams ir parodo naujos kartos teleskopų, tokių kaip LOFAR ir vėliau kvadratinių kilometrų masyvas (SKA), kvapą gniaužiančias galimybes. Staiga susideda dideli tarptautiniai eksperimentai įvairiose tyrimų srityse “
Kaip kitą žingsnį astrofizikai nori panaudoti būsimą LOFAR matricą Nyderlanduose ir Vokietijoje radijo astronomijos ir kosminių spindulių tyrimams. Vyksta bandymai integruoti radijo anteną į Pierre Auger observatoriją kosminių spindulių Argentinoje ir galbūt vėliau į antrąją Augerio observatoriją Šiaurės pusrutulyje. „Tai gali būti didelis aptikimo technologijos proveržis. Mes tikimės, kad šią naują techniką panaudosime norėdami aptikti ir suprasti kosminių spinduliuotės energiją, kuri yra didžiausia energija, taip pat aptikti ypač aukštos energijos neutrinus iš kosmoso “, - sako prof. Johannes Blömer,„ Helmholtz “asociacijos astrodalelių fizikos programos direktorius ir prie Forschungszentrum Karlsruhe.
Aptikimą iš dalies patvirtino prancūzų grupė, naudodama didžiulį Paryžiaus observatorijos radijo teleskopą Nanaijuje. Istoriškai darbas dėl kosminių spindulių skleidžiamos radijo bangos pirmą kartą buvo atliktas septintojo dešimtmečio pabaigoje, pateikiant pirmuosius ieškinius dėl aptikimo. Tačiau šių dienų technologijomis nebuvo galima išgauti jokios naudingos informacijos, ir darbas greitai nutrūko. Pagrindiniai trūkumai buvo vaizdo gavimo galimybių trūkumas (dabar jas įgyvendina programinė įranga), maža skiriamoji geba laiko atžvilgiu ir gerai kalibruotų dalelių detektorių matricos trūkumas. Visa tai buvo įveikta eksperimentu LOPES.
Originalus šaltinis: MPI naujienų leidinys
