Tek bir gözleme, içine pipet soktuğunuz yeri yakalayabilir, ancak pipetin yönünü kaydetmek için bütün bir yığın gerekir. Benzer şekilde, Kobe Üniversitesi araştırmacıları, bir balonun üzerindeki radyoaktiviteye duyarlı film yığınıyla birlikte gama ışını yayan bir pulsarı (gökyüzündeki deniz fenerleri) doğru bir şekilde görüntüleyebildiler. Sarkan gondolün yıldızlara göre yönünü söyleyebilmek için bir yıldız kamerası ve gama ışınlarının etkilerini zaman damgalayan bir cihaz eklediler. Kredi bilgileri: Kobe Üniversitesi
Bir balonla gökyüzünde taşınan radyoaktiviteye duyarlı filmlerden oluşan gözleme yığını, dünyanın en doğru fotoğrafını çekmeyi başardı. nötron yıldızıgama ışını ışını. Bu başarı, radyoaktif radyasyon tespitinin en eski tekniklerini gelişmiş veri yakalama teknolojileri ve yenilikçi bir zaman kayıt cihazıyla birleştiren Kobe Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından gerçekleştirildi.
Yıldızlar, kızılötesi ışınlardan gama ışınlarına kadar tüm ışık spektrumunda ışıklarını üzerimize parlatıyorlar. Bu bantların her biri için farklı algılama ekipmanlarına ihtiyaç vardır. Bunlardan en zorlu olanı, nükleer fisyonun yüksek enerjili bir ürünü olmasıyla ünlü olan gama ışınlarıdır, çünkü çok kısa dalga boyları, diğer ışık formlarıyla aynı şekilde maddeyle etkileşime girmedikleri ve dolayısıyla saptırılamayacakları anlamına gelir. lenslerle veya standart sensörler tarafından algılanır. Bu nedenle, süpernovalar ve onların kalıntıları gibi büyüleyici yıldız nesnelerinden gelen ışığı tespit etme yeteneğimizde bir boşluk vardır.
Teleskopla gondolu taşıyan balon Avustralya’nın Alice Springs kentinden havalanıyor. Kredi bilgileri: GRAINE işbirliği
Fotoğraf Filmleriyle Yenilikçi Yaklaşım
Bu sorunu çözmek için Kobe Üniversitesi astrofizikçisi Aoki Shigeki ve ekibi, radyoaktiviteyi tespit etmek için kullanılan ilk materyal olan fotoğraf filmlerine yöneldi. Aoki şöyle açıklıyor: “Grubumuz, emülsiyon filmin gama ışınlarını yüksek hassasiyetle takip etme konusundaki mükemmel yeteneğine odaklanıyor ve bunun çeşitli modern veri yakalama ve analiz özellikleri sunarak mükemmel bir gama ışını teleskopu olabileceğini önerdi.”
Bu filmlerin yüksek hassasiyetine ve onlardan yeni, otomatik, yüksek hızlı veri çıkarma sürecine dayanarak fizikçilerin fikri, gama ışınının ürettiği parçacıkların yörüngesini doğru bir şekilde yakalamak için bunlardan birkaçını üst üste koymaktı. Çarpma anında, tıpkı tek bir gözlemenin içine pipet soktuğunuz yeri yakalaması gibi, ancak pipetin yönünü kaydetmek için bütün bir yığın gerekir.
Emülsiyon filminin geliştirme sonrasındaki bir bölümü. Gama ışını darbelerinin ürettiği parçacıkların izleri, düzlem boyunca küçük grimsi noktalar olarak görülebilir. Kredi bilgileri: GRAINE işbirliği
Daha sonra atmosferik paraziti azaltmak için film yığınını bilimsel bir gözlem balonunun üzerine monte ederek onu 35 ila 40 kilometre yüksekliğe kaldırdılar. Ancak balon rüzgarda sallanıp büküldüğü için “teleskopun” yönü sabit değildir, bu nedenle gondolun yıldızlara göre yönünü herhangi bir zamanda kaydetmek için bir dizi kamera eklediler.
Ancak bu başka bir sorun yarattı, çünkü uzun pozlamayla fotoğraf çeken herkesin bildiği gibi, fotoğraf filmi zamanın geçişini kaydetmez ve dolayısıyla herhangi bir gama ışını etkisinin ne zaman meydana geldiğini bilmek doğrudan mümkün değildir. Bu sorunun üstesinden gelmek için filmin alttaki üç katmanının tıpkı saatin akrepleri gibi düzenli fakat farklı hızlarda ileri geri hareket etmesini sağladılar. Bu alt plakalardaki izlerin göreceli yer değiştirmesinden, çarpışmanın kesin zamanını hesaplayabildiler ve böylece bunu kamera görüntüleri ile ilişkilendirebildiler.
Vela Pulsar’ın Çığır Açan Görüntülemesi
Şimdi bu kurulumdan kaynaklanan ilk görseli dergide yayınladılar. Astrofizik Dergisi. Bu, Vela’nın şimdiye kadar üretilmiş en doğru görüntüsüdür. pulsarGeceleri bir deniz feneri gibi gama ışınlarını gökyüzüne yansıtan, hızla dönen bir nötron yıldızı. “Toplamda birkaç trilyon parçayı yakaladık. kesinlik 1/10.000 milimetre. Zaman bilgisini ekleyerek ve bunu tutum izleme bilgisiyle birleştirerek, olayların ‘ne zaman’ ve ‘nerede’ başladığını o kadar hassas bir şekilde tespit edebildik ki sonuçta elde edilen çözünürlük, geleneksel gama ışını teleskoplarından 40 kat daha yüksekti.” Aoki, grubunun başarılarını özetliyor.
Vela pulsarının görüntüsü. Görüntü, daha önce elde edilebilecek olandan 40 kat daha iyi bir çözünürlüğe sahiptir: Sol alttaki daire, daha önce elde edilen en iyi gama ışını görüntüsünün (farklı bir yıldız nesnesinin) görüntü yayılımıyla karşılaştırma amacıyla pulsarın görüntü yayılımını göstermektedir. kesikli daire tarafından. Kredi bilgileri: GRAINE işbirliği
Bu sonuçlar şimdiden etkileyici olsa da, yeni teknik, ışığın bu frekans bandında her zamankinden daha fazla ayrıntı yakalama olasılığının önünü açıyor. Kobe Üniversitesi araştırmacısı şöyle açıklıyor: “Bilimsel balonla taşınan deneyler aracılığıyla, astrofiziğin birçok alanına katkıda bulunmaya çalışabiliriz ve özellikle de gama ışını teleskobunun aynı anda ölçümlerin yapıldığı ‘çoklu haberci astronomisine’ açılmasını sağlayabiliriz. Olayların farklı tekniklerle yakalanması gerekmektedir. Verilerin oluşturulduğu 2018 balon deneyinin başarısına dayanarak, önümüzdeki balon uçuşlarında gözlem alanını ve süresini genişleteceğiz ve gama ışını astronomisi alanında bilimsel atılımları sabırsızlıkla bekliyoruz.”
Referans: Satoru Takahashi, Shigeki Aoki, Atsushi Iyono, Ayaka Karasuno, Kohichi Kodama, Ryosuke Komatani, Masahiro Komatsu, Masahiro Komiyama, Kenji Kuretsubo tarafından “GRAINE 2018 Balonlu Deney ile Vela Pulsar’ın İlk Emülsiyon γ-Ray Teleskobu Görüntülemesi” , Toshitsugu Marushima, Syota Matsuda, Kunihiro Morishima, Misaki Morishita, Naotaka Naganawa, Mitsuhiro Nakamura, Motoya Nakamura, Takafumi Nakamura, Yuya Nakamura, Noboru Nakano, Toshiyuki Nakano, Kazuma Nakazawa, Akira Nishio, Miyuki Oda, Hiroki Rokujo, Osamu Sato, Kou Sugimura, Atsumu Suzuki, Mayu Torii, Saya Yamamoto ve Masahiro Yoshimoto, 21 Aralık 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad0973
Bu çalışma JSPS KAKENHI hibeleri 17H06132, 18H01228 ve 18K13562 tarafından desteklenmiştir. Okayama Bilim Üniversitesi ve Aichi Eğitim Üniversitesi’nden araştırmacılarla işbirliği içinde yürütüldü. Nagoya Üniversitesive Gifu Üniversitesi.