우주 광선 충돌시 저주파 라디오 스카이. 이미지 크레디트 : MPIFR. 클릭하면 확대됩니다.
LOPES 실험을 사용하여 Max-Planck-Gesellschaft와 Helmholtz-Gemeinschaft와 공동으로 천체 물리학 자 그룹이 초고 에너지 우주 광선 입자를 탐지하는 새로운 첨단 무선 망원경 LOFAR의 프로토 타입을 사용하여 가장 밝고 빠른 기록 하늘에서 본 라디오 폭발. 이번 주 네이쳐 저널 (Nature) 지에 탐지 된 폭발물은 태양보다 1000 배 이상 밝고 일반 번개보다 거의 백만 배 더 빠르게 나타나는 전파의 극적인 섬광입니다. 지금까지 거의 눈치 채지 못했던이 섬광은 매우 짧은 순간 동안 지름의 두 배인 하늘에서 가장 밝은 빛이되었습니다.
이 실험은 우주에서 생성되는 가장 활발한 입자의 영향으로 인해 지구의 대기에서 무선 플래시가 생성되는 것으로 나타났습니다. 이 입자를 초고 에너지 우주 광선이라고하며 그 기원은 진행중인 퍼즐입니다. 천체 물리학 자들은 이제 그들의 발견이이 입자들의 수수께끼에 새로운 빛을 비추기를 희망한다.
과학자들은 Forschungszentrum Karlsruhe에서 KASCADE-Grande 실험의 무선 안테나 배열과 입자 탐지기 배열을 사용했습니다. 그들은 매우 활기찬 우주 입자가 지구 대기에 부딪 칠 때마다 들어오는 입자의 방향에서 해당 무선 펄스가 기록되었음을 보여주었습니다. 그룹은 라디오 천문학의 이미징 기술을 사용하여 이러한 사건의 디지털 필름 시퀀스를 생성하여 라디오 천문학에서 가장 빠른 영화를 제작했습니다. 입자 탐지기는 들어오는 우주 광선에 대한 기본 정보를 제공했습니다.
연구원들은 방출 된 무선 신호의 강도가 우주 광선 에너지의 직접적인 척도임을 보여줄 수있었습니다. LOPES 협력의 대변인 인 네덜란드 천문학 연구소 (ASTRON)의 Heino Falcke 교수는“간단한 FM 라디오 안테나를 사용하여 우주에서 나오는 입자의 에너지를 측정 할 수 있다는 것은 놀라운 일입니다. "우리가 민감한 라디오 눈을 가졌다면 라디오가 번쩍 거리며 하늘이 반짝이는 것을 볼 수있을 것입니다."
과학자들은 일반 FM 라디오 수신기에 사용 된 것과 유사한 안테나 쌍을 사용했습니다. Dipl은“일반 라디오와의 주요 차이점은 디지털 전자 장치와 광대역 수신기로, 한 번에 많은 주파수를들을 수 있습니다”라고 설명합니다. 물리. 본 대학교 (University of Bonn)와 국제 최대 계획 연구 학교 (IMPRS)의 대학원생 인 Andreas Horneffer는 박사 프로젝트의 일환으로 안테나를 설치했습니다.
감지 된 무선 플래시 중 일부는 사실상 기존의 라디오 또는 TV 수신을 단시간 동안 지울 수있을 정도로 강력합니다. 이 효과를 입증하기 위해 그룹은 우주선 이벤트의 무선 수신을 사운드 트랙으로 변환했습니다 (아래 참조). 그러나 플래시는 약 20-30 나노초 동안 만 지속되며 밝은 신호는 하루에 한 번만 발생하므로 일상 생활에서는 거의 인식 할 수 없습니다.
실험은 또한 무선 방출이 지구 자기장의 방향에 비해 강도가 다양 함을 보여 주었다. 이 결과와 다른 결과는 Falcke 교수와 그의 이전 박사 학위 학생 인 Tim Huege가 이론적으로 계산 한 것과 하와이 대학 (University of Hawaii)의 Peter Gorham 교수가 계산 한 기본적인 예측을 확인했습니다.
우주 광선 입자는 지구를 지속적으로 공격하여 물질의 광선을 형성하는 소립자 폭발을 거의 일으키지 않고 물질을 대기로 돌진합니다. 이 빔에서 가장 가벼운 하전 입자, 전자 및 양전자는 지구의 지 자기장에 의해 편향되어 전파를 방출합니다. 이 유형의 방사선은 지구의 입자 가속기에서 잘 알려져 있으며 싱크로트론 방사선이라고합니다. 유사하게, 천체 물리학 자들은 이제 지구 자기장과의 상호 작용으로 인해“지오 크로스 트로트 론”방사선에 대해 이야기합니다.
라디오 플래시는 독일 Forschungszentrum Karlsruhe에서 KASCADE-Grande 우주 광선 에어 샤워 실험에 설치된 LOPES 안테나에 의해 감지되었습니다. KASCADE-Grande는 우주 광선 측정을위한 최고의 실험입니다. KASCADE-Grande의 대변인 인 Andreas Haungs 박사는“이것은 우리 지역에서 직접 주요 천체 물리학 실험을 수행 한 강점을 보여줍니다.
전파 망원경 LOPES (LOFAR Prototype Experimental Station)는 2006 년 이후 네덜란드와 독일 일부에 건설 될 세계 최대 전파 망원경 LOFAR의 원형 안테나를 사용합니다. LOFAR는 하늘 전체에서 무선 신호를 한 번에 수집하는 저렴한 저주파 안테나를 결합한 혁신적인 새로운 디자인을 갖추고 있습니다. 슈퍼 컴퓨터는 초고속 인터넷으로 연결되어있어 특이한 신호를 감지하고 기계 부품을 움직이지 않고도 하늘에서 흥미로운 지역의 이미지를 만들 수 있습니다. “LOPES는 이미 개발 단계에있는 LOFAR 프로젝트의 첫 번째 주요 과학 결과를 달성했습니다. 이를 통해 우리는 LOFAR가 우리가 기대했던 것만 큼 혁명적 일 것이라고 확신합니다.” LOFAR가 현재 개발되고있는 네덜란드 Dwingeloo의 네덜란드 천문학 연구소 (ASTRON) 소장 인 Harvey Butcher 교수의 설명.
Max-Planck-Institut f'r Radioastronomie (MPIfR)의 책임자 인 Anton Zensus 박사는“이것은 실제로 핵 물리학 자와 무선 천문학 자들이 독창적이고 독창적 인 우주 입자 물리학 실험을 만들기 위해 협력하는 특별한 조합이다. 본. “이것은 입자 물리학의 새로운 탐지 메커니즘을위한 길을 열어 줄뿐만 아니라 LOFAR와 같은 차세대 망원경과 이후에 SKA (Square Kilometer Array)의 놀라운 기능을 보여줍니다. 다른 연구 분야에서 갑자기 주요한 국제 실험이 이루어집니다”
다음 단계로 천체 물리학 자들은 네덜란드와 독일에서 다가오는 LOFAR 어레이를 무선 천문학과 우주 광선 연구에 사용하려고합니다. 아르헨티나의 우주 광선 및 북반구의 두 번째 오거 관측소에서 무선 안테나를 Pierre Auger Observatory에 통합하는 테스트가 진행 중입니다. “이것은 탐지 기술의 주요 혁신 일 수 있습니다. Helmholtz 협회의 Astroparticle Physics 프로그램 디렉터 인 Johannes Bl? mer 교수는“최고의 에너지 우주 광선의 특성을 감지하고 이해하고 우주에서 초고 에너지 중성미자를 감지하기 위해이 새로운 기술을 사용하기를 희망합니다. Forschungszentrum Karlsruhe에서
이 탐지는 Nanayay에있는 파리 천문대의 대형 무선 망원경을 사용하여 프랑스 그룹에 의해 부분적으로 확인되었습니다. 역사적으로, 우주 광선으로부터의 무선 방출에 관한 연구는 1960 년대 후반에 처음 탐지의 주장과 함께 이루어졌다. 그러나 오늘날의 기술로는 유용한 정보를 추출 할 수 없었고 그 작업은 빠르게 중단되었습니다. 주요 결점은 이미징 기능 (현재 소프트웨어로 구현 됨)의 부족, 낮은 시간 분해능 및 잘 보정 된 입자 탐지기 어레이의 부족이었습니다. 이 모든 것이 LOPES 실험으로 극복되었습니다.
원본 출처 : MPI 뉴스 릴리스
