Нискофреквентно радио небо у тренутку удара космичког зрака. Кредитна слика: МПИФР. Кликните за увећање.
Користећи експеримент ЛОПЕС, прототип новог високотехнолошког радио-телескопа ЛОФАР за детекцију ултра-високих енергетских честица космичког зрака, група астрофизичара, у сарадњи Мак-Планцк-Геселлсцхафт и Хелмхолтз-Гемеинсцхафт, забележила је најсјајнији и најбржи радио експлозије икад виђене на небу. Експлозије, о чијој се детекцији извештава овонедељни број часописа Натуре, драматични су бљескови радио светлости који изгледају више од 1000 пута сјајније од сунца и готово милион пута бржи од нормалне муње. У врло кратком моменту ти блицеви - који су до сада прошли углавном незапажено - постају најсјајнија светлост на небу са пречником два пута већим од месеца.
Експеримент је показао да се радио бљескови производе у Земљиној атмосфери, изазвани утицајем најенергичнијих честица произведених у космосу. Те се честице називају космичким зракама ултра-високе енергије и њихово порекло је непрестана загонетка. Сада се астрофизичари надају да ће њихов налаз осветлити мистерију ових честица.
Научници су користили низ радио антена и велики низ детектора честица експеримента КАСЦАДЕ-Гранде у Форсцхунгсзентрум Карлсрухе. Они су показали да кад год је врло енергетска космичка честица погодила Земљину атмосферу, одговарајући радио импулс се снимао из правца долазне честице. Користећи технике снимања из радио-астрономије, група је чак створила секвенце дигиталних филмова тих догађаја, дајући најбрже филмове икада произведене у радио астрономији. Детектори честица пружали су им основне информације о долазним космичким зракама.
Истраживачи су успели да покажу да је снага емитованог радио сигнала директно мерило енергије космичке зраке. „Невероватно је да помоћу једноставних ФМ радио антена можемо мерити енергију честица које долазе из космоса“, каже професор Хеино Фалцке из Холандске фондације за истраживање астрономије (АСТРОН), који је портпарол сарадње ЛОПЕС. "Да смо имали осетљива радио ока, видели бисмо како небо блиста радио-блицима", додаје он.
Научници су користили парове антена сличних онима које се користе у обичним ФМ радио пријемницима. „Главна разлика у нормалним радио станицама је дигитална електроника и широкопојасни пријемници, који нам омогућавају да слушамо више фреквенција одједном“, објашњава Дипл. Пхис. Андреас Хорнеффер, студент послиједипломског студија Универзитета у Бонну и Међународне истраживачке школе Мак-Планцк (ИМПРС), који је инсталирао антене као дио свог докторског пројекта.
У принципу, неки од откривених радио блица су у ствари довољно јаки да накратко обришу конвенционални радио или ТВ пријем. Да би демонстрирали овај ефекат, група је претворила свој радио пријем космичког зрачења у звучни запис (види доле). Међутим, како бљескови трају само неких 20-30 наносекунди, а светли сигнали се дешавају само једном дневно, у свакодневном животу тешко би их било препознати.
Експеримент је такође показао да је радио емисија варирала у јачини у односу на оријентацију магнетног поља Земље. Ови и други резултати верификовали су основна предвиђања која су раније теоријски прорачуни дали проф. Фалцке и његов бивши доктор медицине Тим Хуеге, као и прорачунима проф. Петера Горхама са Универзитета на Хавајима.
Честице космичких зрака непрестано бомбардују земљу узрокујући мале експлозије елементарних честица које формирају сноп материје и честица анти материје које пројуре кроз атмосферу. Најлакше наелектрисане честице, електрони и позитрони у овом снопу биће одбијени од геомагнетног поља Земље због чега они емитују радио емисију. Ова врста зрачења добро је позната из акцелератора честица на Земљи и назива се синхротронско зрачење. Аналогно, астрофизичари сада говоре о „геосинкротронском“ зрачењу услед интеракције са магнетним пољем Земље.
Радио-блицеви су детектовани ЛОПЕС антенама инсталираним у експерименту космичког ваздуха КАСЦАДЕ-Гранде у Форсцхунгсзентрум Карлсрухе, Немачка. КАСЦАДЕ-Гранде је водећи експеримент за мерење космичких зрака. „То показује снагу експерименталног експеримента физике астро-честица директно у нашем кварту - ово нам је пружило флексибилност да истражимо и необичне идеје као што је ова“, каже др Андреас Хаунгс, портпарол КАСЦАДЕ-Гранде.
Радио-телескоп ЛОПЕС (прототипна експериментална станица ЛОФАР) користи прототипске антене највећег свјетског радио-телескопа ЛОФАР, које ће бити изграђене након 2006. године у Холандији и деловима Немачке. ЛОФАР има радикални нови дизајн који комбинује мноштво јефтиних антена ниске фреквенције које одједном сакупљају радио сигнале са целог неба. Спојен брзим интернетом суперкомпјутер тада има могућност детектовања необичних сигнала и прављења слика занимљивих подручја на небу без померања било каквих механичких делова. „ЛОПЕС је прве главне научне резултате пројекта ЛОФАР постигао већ у фази развоја. То нас увјерава да ће ЛОФАР заиста бити толико револуционаран колико смо се и надали. " објашњава проф. Харвеи Бутцхер, директор холандске Фондације за истраживање астрономије (АСТРОН) у Двингелоо-у, Холандија, где се тренутно развија ЛОФАР.
„Ово је заиста необична комбинација, у којој нуклеарни физичари и радио-астрономи заједно раде на стварању јединственог и веома оригиналног експеримента за физику астро-честица“, каже др Антон Зенсус, директор Мака-Планцк-Института за Радиоастрономију (МПИфР) у Бонн „То утира пут новим механизмима за откривање у физици честица, као и показујући запањујуће способности телескопа следеће генерације, као што су ЛОФАР и касније Скуаре Километер Арраи (СКА). Одједном се велики међународни експерименти у различитим истраживачким областима удружују “
Као следећи корак астрофизичари желе да користе надолазећу ЛОФАР матрицу у Холандији и Немачкој за радиоастрономију и истраживање космичких зрака. У току је тест за интегрисање радио антене у Пиерре Аугер опсерваторију за космичке зраке у Аргентини и, можда, касније у други Аугер опсерваториј на северној хемисфери. „Ово може бити велики пробој у технологији откривања. Надамо се да ћемо користити ову нову технику за откривање и разумевање природе космичких зрака највише енергије, а такође и за детекцију ултра-високих енергетских неутрина из космоса “, каже проф. Јоханес Блимер, директор програма физике астролошких честица Удружења Хелмхолтз и у Форсцхунгсзентрум Карлсрухе.
Откривање је делом потврдило и француску групу користећи велики радио-телескоп паришке опсерваторије у Наншију. Историјски гледано, рад на радио емисији из космичких зрака први је пут изведен крајем 1960-их са првим тврдњама о детекцијама. Међутим, ових дана није се могло извући ниједна корисна информација, а посао је брзо престао. Главни недостаци били су недостатак могућности снимања (које сада имплементира софтвер), ниска резолуција времена и недостатак добро калибриране матрице детектора честица. Све ово је превазиђено експериментом ЛОПЕС.
Изворни извор: МПИ Невс Релеасе
