Bir kozmik ışın vuruşu sırasında düşük frekanslı radyo gökyüzü. Resim kredisi: MPIFR. Büyütmek için tıklayın.
LOPES deneyi kullanarak, Max-Planck-Gesellschaft ve Helmholtz-Gemeinschaft işbirliğiyle, bir grup astrofizikçi olan ultra yüksek enerjili kozmik ışın parçacıklarını tespit etmek için yeni yüksek teknoloji radyo teleskopu LOFAR'ın bir prototipi, en parlak ve en hızlı kaydetti Gökyüzünde görülen radyo patlamaları. Tespiti Nature dergisinin bu haftaki sayısında bildirilen patlamalar, güneşten 1000 kat daha parlak ve normal yıldırımdan neredeyse bir milyon kat daha hızlı görünen dramatik radyo ışığı flaşlarıdır. Çok kısa bir süre için, şimdiye kadar büyük ölçüde fark edilmemiş olan bu flaşlar, ayın iki katı çapında, gökyüzündeki en parlak ışık haline geliyor.
Deney, radyo flaşlarının evrende üretilen en enerjik parçacıkların etkisinden dolayı Dünya atmosferinde üretildiğini gösterdi. Bu parçacıklara ultra yüksek enerjili kozmik ışınlar denir ve kökenleri devam eden bir bilmecedir. Astrofizikçiler şimdi bulgularının bu parçacıkların gizemine yeni bir ışık tutacağını umuyorlar.
Bilim adamları bir dizi radyo anteni ve Forschungszentrum Karlsruhe'deki KASCADE-Grande deneyinin çok sayıda parçacık dedektörü kullandılar. Çok enerjik bir kozmik parçacık Dünya atmosferine çarptığında, gelen parçacığın yönünden karşılık gelen bir radyo sinyalinin kaydedildiğini gösterdiler. Radyo astronomi görüntüleme tekniklerini kullanan grup, bu olayların dijital film dizilerini bile üretti ve radyo astronomisinde şimdiye kadar üretilmiş en hızlı filmleri verdi. Parçacık detektörleri, onlara gelen kozmik ışınlar hakkında temel bilgiler verdi.
Araştırmacılar, yayılan radyo sinyalinin gücünün kozmik ışın enerjisinin doğrudan bir ölçüsü olduğunu gösterebildiler. “Basit FM radyo antenleri ile evrenden gelen parçacıkların enerjisini ölçebilmemiz şaşırtıcı” diyor LOPES işbirliğinin sözcüsü olan Hollanda Astronomi Araştırma Vakfı'ndan (ASTRON) Prof. Heino Falcke. “Hassas telsiz gözlerimiz olsaydı, gökyüzünün radyo flaşlarıyla parladığını görürüz” diye ekliyor.
Bilim adamları sıradan FM radyo alıcılarında kullanılanlara benzer anten çiftleri kullandılar. “Normal radyolar arasındaki temel fark, aynı anda birçok frekansı dinlememizi sağlayan dijital elektronik ve geniş bantlı alıcılardır” diye açıklıyor Dipl. Phys. Bonn Üniversitesi ve Uluslararası Max-Planck Araştırma Okulu'nun (IMPRS) yüksek lisans öğrencisi olan Andreas Horneffer, doktora projesinin bir parçası olarak antenleri kurdu.
Prensip olarak, tespit edilen radyo flaşlarının bazıları aslında geleneksel radyo veya TV alımını kısa bir süre için silecek kadar güçlüdür. Bu etkiyi göstermek için grup kozmik ışın olayının radyo alımını bir ses kanalına dönüştürmüştür (aşağıya bakınız). Ancak, flaşlar sadece 20-30 nanosaniye kadar sürdüğü ve parlak sinyaller günde sadece bir kez oluştuğu için, günlük yaşamda neredeyse hiç fark edilmezler.
Deney ayrıca radyo emisyonunun Dünya manyetik alanının oryantasyonuna göre kuvvetle değiştiğini de gösterdi. Bu ve diğer sonuçlar, daha önce Prof. Falcke ve eski doktora öğrencisi Tim Huege tarafından teorik hesaplamalarda ve Hawaii Üniversitesi'nden Prof. Peter Gorham'ın hesaplamalarıyla yapılan temel tahminleri doğruladı.
Kozmik ışın parçacıkları sürekli olarak dünyayı bombalarlar ve atmosferde koşan bir madde demeti ve anti-madde parçacıkları oluşturan temel parçacıkların az patlamasına neden olurlar. Bu ışındaki en hafif yüklü parçacıklar, elektronlar ve pozitronlar, yeryüzünün jeomanyetik alanı tarafından saptırılacak ve bu da radyo emisyonu yaymalarına neden olacaktır. Bu tip radyasyon Dünya üzerindeki parçacık hızlandırıcılarından iyi bilinir ve senkrotron radyasyonu olarak adlandırılır. Analojide, astrofizikçiler şimdi Dünya manyetik alanı ile etkileşime bağlı olarak “geosynchrotron” radyasyonundan bahsediyorlar.
Radyo flaşları, Forschungszentrum Karlsruhe, Almanya'da bulunan KASCADE-Grande kozmik ışın hava duşu deneyine kurulan LOPES antenleri tarafından tespit edildi. KASCADE-Grande kozmik ışınları ölçmek için önde gelen bir deneydir. KASCADE-Grande sözcüsü Dr. Andreas Haungs, “Bu, mahallemizde büyük bir astropartikül fizik denemesine sahip olmanın gücünü gösteriyor - bu bize olağandışı fikirleri de keşfetme esnekliği verdi” diyor.
Radyo teleskop LOPES (LOFAR Prototyper Experimental Station), 2006'dan sonra Hollanda'da ve Almanya'nın bazı bölgelerinde inşa edilecek dünyanın en büyük radyo teleskopu LOFAR'ın prototip antenlerini kullanıyor. LOFAR, tüm gökyüzünden radyo sinyallerini bir kerede toplayan çok sayıda ucuz düşük frekanslı anteni birleştiren radikal yeni bir tasarıma sahiptir. Yüksek hızlı internet ile bağlanan bir süper bilgisayar daha sonra alışılmadık sinyalleri algılama ve mekanik parçaları hareket ettirmeden gökyüzünde ilginç bölgelerin görüntülerini yapma yeteneğine sahiptir. “LOPES, zaten geliştirme aşamasında olan LOFAR projesinin ilk büyük bilimsel sonuçlarını elde etti. Bu, LOFAR'ın gerçekten umduğumuz gibi devrimci olacağından emin olmamızı sağlıyor. ” LOFAR'ın geliştirilmekte olduğu Hollanda'nın Dwingeloo kentindeki Hollanda Astronomi Araştırma Vakfı (ASTRON) müdürü Prof. Harvey Butcher'ı açıklıyor.
Max-Planck-Institut f Radioastronomie (MPIfR) direktörü Dr. Anton Zensus, “Bu gerçekten nükleer fizikçilerin ve radyo astronomlarının benzersiz ve son derece orijinal bir astropartikül fizik deneyi oluşturmak için birlikte çalıştıkları sıra dışı bir kombinasyon” diyor. Bonn. “Parçacık fiziğinde yeni tespit mekanizmalarının yanı sıra, LOFAR ve daha sonra Kare Kilometre Dizisi (SKA) gibi yeni nesil teleskopların nefes kesici yeteneklerini de gösteriyor. Farklı araştırma alanlarında birdenbire büyük uluslararası deneyler bir araya geliyor ”
Bir sonraki adım olarak astrofizikçiler Hollanda ve Almanya'da yaklaşan LOFAR dizisini radyo astronomi ve kozmik ışın araştırmaları için kullanmak istiyorlar. Radyo antenini Arjantin'deki kozmik ışınlar için Pierre Auger Gözlemevi'ne ve muhtemelen daha sonra Kuzey yarımküredeki ikinci Auger Gözlemevi'ne entegre etmek için testler devam ediyor. “Bu, algılama teknolojisinde büyük bir atılım olabilir. Bu yeni tekniği en yüksek enerji kozmik ışınlarının doğasını tespit etmek ve anlamak ve aynı zamanda kozmostan ultra yüksek enerjili nötrinoları tespit etmek için kullanmayı umuyoruz ”diyor Helmholtz Derneği Astropartiküler Fizik program direktörü Prof. Forschungszentrum Karlsruhe'de.
Tespit kısmen bir Fransız grubu tarafından Nanay'daki Paris gözlemevinin büyük radyo teleskopu kullanılarak doğrulandı. Tarihsel olarak, kozmik ışınlardan radyo emisyonu ile ilgili çalışmalar ilk olarak 1960'ların sonunda ilk tespit iddialarıyla yapıldı. Ancak, günümüzün teknolojisi ile hiçbir yararlı bilgi elde edilemedi ve çalışma hızlı bir şekilde durdu. Ana eksiklikler, görüntüleme yeteneklerinin eksikliği (şimdi yazılım tarafından uygulanmaktadır), düşük zaman çözünürlüğü ve iyi kalibre edilmiş bir partikül detektörü dizisinin olmamasıydı. Tüm bunlar LOPES deneyi ile aşılmıştır.
Orijinal Kaynak: MPI Haber Bülteni
