Космічні промені — захопливе та потенційно небезпечне явище. Ці високоенергетичні частинки, складаються з протонів, позбавлених своїх електронів і прискорених майже до швидкості світла. Вони завжди цікавили вчених своєю загадковістю та впливом на природу і космічний простір. Коли ці промені взаємодіють з атмосферою Землі, вони створюють величезну кількість вторинних частинок, які отримали назву air shower («повітряний душ»). Зазвичай ці явища заважають астрономам, адже залишають «сліди» на їхніх зображеннях небесних об’єктів, ускладнюючи дослідження астероїдів, зір, галактик та інших космічних тіл.
Хто нам заважає, той нам допоможе
Проте група дослідників з Національної астрономічної обсерваторії Японії (NAOJ) та столичного Осакського університету розробила новий підхід до використання цих космічних променів, який відкриває перед астрономією нові можливості. Вона використовувала новий метод, щоб спостерігати ці розлогі космічні зливи з небаченою раніше точністю та деталізацією. Ключовим компонентом цього методу є камера Subaru Prime Focus Camera (Suprime-Cam), яка встановлена на 8,2-метровому телескопі Subaru, розташованому на вершині вулкана Мауна-Кеа на Гаваях.
Цей телескоп був спочатку призначений для астрономії видимого світла, але завдяки революційному підходу дослідників він став інструментом для вивчення космічних променів. Зазвичай під час обробки астрономічних даних «сліди», спричинені космічними променями, видаляються як шуми, які заважають правильному аналізу. Проте для цього дослідження команда під керівництвом Тошіхіро та Бредфілда визначила цей самий шум як ключову складову, яку слід аналізувати. Вона проаналізувала тисячі зображень, зроблених камерою Suprime-Cam компанії Subaru. Ця 80-мегапіксельна оптична камера вирізняється своєю здатністю захоплювати великі поля зору та слабкі об’єкти з високою роздільною здатністю.
Команда провела аналіз приблизно 17 тисяч зображень, зроблених камерою Suprime-Cam між 2014 і 2020 роками, та виокремила 13 зображень, на яких були видно великі «сліди» від космічних променів. Ці потоки були виявлені за допомогою аномально великих «слідів» частинок, які не були характерні для звичайних шумів. Дані, отримані командою, і метод, який вона використовувала, можуть мати значний вплив на астрономію, особливо в областях, де досліджуються екзотичні частинки.
Нові горизонти досліджень
Під керівництвом доцента Тошіхіро Фуджіі з Інституту теоретичної та експериментальної фізики ім. Намбу Йоічіро при Осакському міському університеті та аспіранта Фрейзера Бредфілда з Вищої наукової школи ОМУ до команди приєдналися дослідники з NAOJ, Університету Хосей, Вищого університету провідних досліджень (SOKENDAI), Центру теоретичної фізики Берклі, Національної лабораторії ім. Лоуренса Берклі, Інституту фізики та математики Всесвіту ім. Кавлі (WPI), а також Дослідницького центру дослідження планет (PERC) і Центру пограничної науки (CFS) при Технологічному інституті Чіба.
Професор Тошіхіро Фуджіі наголосив, що їхній метод відрізняється від звичайних підходів до спостережень космічних променів тим, що дозволяє розрізняти різні типи частинок, які формують великий «повітряний душ». Цей метод відкриває нові можливості для визначення природи окремих частинок, що має велике значення для дослідження екзотичних частинок та розуміння космічних променів. Такий підхід також може бути використаний для пошуку темної матерії та інших загадкових елементів Всесвіту, допомагаючи розширити наше розуміння домінування матерії в еволюції Всесвіту.
Раніше ми повідомляли про те, як вчені розгадали загадкову властивість метеоритів.
За матеріалами nature.com.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
