Bầu trời vô tuyến tần số thấp tại thời điểm phát ra tia vũ trụ. Tín dụng hình ảnh: MPIFR. Nhấn vào đây để phóng to.
Sử dụng thí nghiệm LOPES, một nguyên mẫu của kính viễn vọng vô tuyến công nghệ cao LOFAR mới để phát hiện các hạt tia vũ trụ năng lượng cực cao, một nhóm các nhà vật lý thiên văn, phối hợp với Max-Planck-Gesellschaft và Helmholtz-Gemeinschaft, đã ghi nhận được sáng nhất và nhanh nhất vụ nổ đài phát thanh từng thấy trên bầu trời. Các vụ nổ, được phát hiện trong báo cáo của tạp chí Nature trong tuần này, là những tia sáng vô cùng ấn tượng xuất hiện sáng hơn 1000 lần so với mặt trời và nhanh hơn gần một triệu lần so với sét thông thường. Trong một khoảnh khắc rất ngắn, những tia sáng này - thứ mà hầu như không được chú ý cho đến nay - trở thành ánh sáng rực rỡ nhất trên bầu trời với đường kính gấp đôi kích thước của mặt trăng.
Thí nghiệm cho thấy các tia sáng radio được tạo ra trong bầu khí quyển Trái đất, gây ra bởi tác động của các hạt năng lượng nhất được tạo ra trong vũ trụ. Những hạt này được gọi là các tia vũ trụ năng lượng cực cao và nguồn gốc của chúng là một câu đố đang diễn ra. Các nhà vật lý thiên văn hiện hy vọng rằng phát hiện của họ sẽ làm sáng tỏ bí mật mới về những hạt này.
Các nhà khoa học đã sử dụng một loạt ăng ten vô tuyến và một loạt các máy dò hạt lớn của thí nghiệm KASCADE-Grande tại Forschungszentrum Karlsruhe. Họ đã chỉ ra rằng bất cứ khi nào một hạt vũ trụ rất năng lượng tấn công bầu khí quyển Trái đất, một xung vô tuyến tương ứng được ghi lại từ hướng của hạt tới. Sử dụng các kỹ thuật hình ảnh từ thiên văn vô tuyến, nhóm thậm chí còn tạo ra các chuỗi phim kỹ thuật số về các sự kiện này, mang lại những bộ phim nhanh nhất từng được sản xuất trong thiên văn vô tuyến. Các máy dò hạt cung cấp cho họ thông tin cơ bản về các tia vũ trụ tới.
Các nhà nghiên cứu đã có thể chỉ ra rằng cường độ của tín hiệu vô tuyến phát ra là thước đo trực tiếp của năng lượng tia vũ trụ. Giáo sư Heino Falcke từ Tổ chức nghiên cứu thiên văn học Hà Lan (ASTRON), người phát ngôn của tổ chức nghiên cứu thiên văn học (ASTRON), người phát ngôn của tổ chức nghiên cứu thiên văn học (ASTRON), người phát ngôn của tổ chức nghiên cứu thiên văn học (ASTRON) là người phát ngôn của tổ chức LOPES. Nếu chúng ta có đôi mắt vô tuyến nhạy cảm, chúng ta sẽ thấy bầu trời lấp lánh với những tia sáng nhấp nháy, ông nói thêm.
Các nhà khoa học đã sử dụng các cặp ăng ten tương tự như các ăng ten được sử dụng trong các máy thu radio FM thông thường. Sự khác biệt chính của radio thông thường là các thiết bị điện tử kỹ thuật số và máy thu băng rộng, cho phép chúng ta nghe nhiều tần số cùng một lúc, giải thích Dipl. Vật lý. Andreas Horneffer, một sinh viên tốt nghiệp của Đại học Bon và Trường Nghiên cứu Max-Planck quốc tế (IMPRS), người đã cài đặt ăng-ten như một phần của dự án tiến sĩ của mình.
Về nguyên tắc, một số đèn flash radio được phát hiện trên thực tế đủ mạnh để quét sạch đài phát thanh hoặc TV thông thường trong một thời gian ngắn. Để chứng minh hiệu ứng này, nhóm đã chuyển đổi sự tiếp nhận vô tuyến của họ về một sự kiện tia vũ trụ thành một bản âm thanh (xem bên dưới). Tuy nhiên, vì đèn flash chỉ tồn tại trong khoảng 20-30 nano giây và tín hiệu sáng chỉ xảy ra một lần một ngày, nên chúng khó có thể nhận ra trong cuộc sống hàng ngày.
Thí nghiệm cũng cho thấy sự phát xạ vô tuyến thay đổi theo cường độ so với hướng của từ trường Trái đất. Kết quả này và các kết quả khác đã xác minh những dự đoán cơ bản đã được đưa ra trong các tính toán lý thuyết trước đó của Giáo sư Falcke và cựu nghiên cứu sinh Tim Huege, cũng như các tính toán của Giáo sư Peter Gorham từ Đại học Hawaii.
Các hạt tia vũ trụ liên tục bắn phá trái đất gây ra những vụ nổ nhỏ của các hạt cơ bản tạo thành một chùm vật chất và các hạt chống vật chất bay trong bầu khí quyển. Các hạt, electron và positron tích điện nhẹ nhất, trong chùm tia này sẽ bị lệch bởi trường địa từ của Trái đất, khiến chúng phát ra sóng vô tuyến. Loại bức xạ này được biết đến từ các máy gia tốc hạt trên Trái đất và được gọi là bức xạ synchrotron. Tương tự như vậy, các nhà vật lý thiên văn hiện nay nói về bức xạ geosynchrotron, do sự tương tác với từ trường Trái đất.
Các đèn flash radio được phát hiện bởi ăng ten LOPES được lắp đặt tại thí nghiệm tắm không khí tia vũ trụ KASCADE-Grande tại Forschungszentrum Karlsruhe, Đức. KASCADE-Grande là một thí nghiệm hàng đầu để đo các tia vũ trụ. Tiến sĩ Điều này cho thấy sức mạnh của việc có một thí nghiệm vật lý hạt nhân lớn trực tiếp trong khu phố của chúng tôi - điều này cho phép chúng tôi linh hoạt khám phá những ý tưởng bất thường vì điều này, tiến sĩ Andreas Haungs, phát ngôn viên của KASCADE-Grande.
Kính thiên văn vô tuyến LOPES (Trạm thí nghiệm nguyên mẫu LOFAR) sử dụng ăng ten nguyên mẫu của kính viễn vọng vô tuyến lớn nhất thế giới, LOFAR, được chế tạo sau năm 2006 tại Hà Lan và một phần của Đức. LOFAR có thiết kế hoàn toàn mới, kết hợp vô số ăng-ten tần số thấp giá rẻ thu thập tín hiệu vô tuyến từ toàn bộ bầu trời cùng một lúc. Được kết nối bằng internet tốc độ cao, một siêu máy tính sau đó có khả năng phát hiện các tín hiệu bất thường và tạo ra hình ảnh của các vùng thú vị trên bầu trời mà không cần di chuyển bất kỳ bộ phận cơ học nào. LOPES đạt được kết quả khoa học lớn đầu tiên của dự án LOFAR đang trong giai đoạn phát triển. Điều này khiến chúng tôi tự tin rằng LOFAR thực sự sẽ mang tính cách mạng như chúng tôi đã hy vọng nó sẽ xảy ra. giải thích về giáo sư Harvey Butcher, giám đốc của Quỹ nghiên cứu thiên văn học Hà Lan (ASTRON) tại Dwingeloo, Hà Lan, nơi LOFAR hiện đang được phát triển.
Đây thực sự là một sự kết hợp không bình thường, nơi các nhà vật lý hạt nhân và nhà thiên văn vô tuyến phối hợp với nhau để tạo ra một thí nghiệm vật lý hạt nhân độc đáo và có tính nguyên bản cao, tiến sĩ Anton Z điều tra, giám đốc của Max-Planck-Institut f? R Radioastronomie (MP IfR) Bon. Phần mềm mở đường cho các cơ chế phát hiện mới trong vật lý hạt cũng như thể hiện khả năng ngoạn mục của các kính thiên văn thế hệ tiếp theo như LOFAR và sau đó là Square Kilometre Array (SKA). Đột nhiên các thí nghiệm quốc tế lớn trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau kết hợp với nhau
Bước tiếp theo, các nhà vật lý thiên văn muốn sử dụng mảng LOFAR sắp tới ở Hà Lan và Đức cho nghiên cứu thiên văn vô tuyến và tia vũ trụ. Thử nghiệm đang được tiến hành để tích hợp ăng-ten vô tuyến vào Đài thiên văn Pierre Auger cho các tia vũ trụ ở Argentina và có thể sau đó là Đài thiên văn Auger thứ hai ở bán cầu Bắc. Đây có thể là một bước đột phá lớn trong công nghệ phát hiện. Chúng tôi hy vọng sẽ sử dụng kỹ thuật mới lạ này để phát hiện và hiểu bản chất của các tia vũ trụ năng lượng cao nhất và cũng để phát hiện neutrino năng lượng cực cao từ vũ trụ, theo giáo sư Julian Bl? Mer, giám đốc chương trình Vật lý Astroparticle của Hiệp hội Helmholtz và tại Forschungszentrum Karlsruhe.
Phát hiện đã được xác nhận một phần bởi một nhóm người Pháp sử dụng kính viễn vọng vô tuyến lớn của đài thiên văn Paris tại Nan. Ay. Trong lịch sử, công việc phát xạ vô tuyến từ các tia vũ trụ được thực hiện lần đầu tiên vào cuối những năm 1960 với những tuyên bố đầu tiên về sự phát hiện. Tuy nhiên, không có thông tin hữu ích nào có thể được trích xuất bằng công nghệ của những ngày này và công việc đã chấm dứt nhanh chóng. Những thiếu sót chính là thiếu khả năng chụp ảnh (hiện được thực hiện bằng phần mềm), độ phân giải thời gian thấp và thiếu mảng máy dò hạt được hiệu chỉnh tốt. Tất cả điều này đã được khắc phục với thí nghiệm LOPES.
Nguồn gốc: Bản tin MPI
