Ученые создали новый аппарат для регистрации гамма-излучения от нейтронных звезд. В его состав входит стопка радиочувствительных пленок, которая позволяет обнаружить короткие гамма-лучи, что не получается сделать стандартными датчиками. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
Звезды испускают излучение во всем диапазоне светового спектра, от инфракрасного до гамма-лучей. Для детектирования каждого из этих диапазонов требуется различное сенсорное оборудование. Самая сложная задача — это «увидеть» гамма-лучи, известные как высокоэнергетический продукт ядерного деления. Из-за очень короткой длины волны они не способны взаимодействовать с веществом так же, как другие формы света, и, следовательно, не могут быть обнаружены стандартными датчиками.
Для решения этой проблемы астрофизики обратились к методам, которые использовались на ранних этапах изучения звезд, — к применению фотопленок. Эмульсионные пленки могут позволить эффективно и точно отслеживать гамма-лучи. Команда ученых предположила, что комбинация этих чувствительных пленок и современных технологий, позволяющих быстро извлечь из них данные, даст хорошие результаты. Идея физиков заключалась в том, чтобы сложить несколько пленок в стопку и точно зафиксировать траекторию частиц, которые испускает гамма-излучение при ударе о пленку. В качестве модели исследователи взяли блины и соломинки: один блин может зафиксировать место, куда вставляется соломинка, а стопка блинов позволяет понять направление ее движения. Чтобы уменьшить помехи, авторы установили стопку пленок на аэростат для научных наблюдений и подняли его на высоту 35-40 километров.
Подняв конструкцию на высоту, исследователи столкнулись с некоторыми проблемами. Поскольку установка раскачивалась и меняла свое положение на ветру, то и изображение было нестабильным. Поэтому физики добавили набор камер для ориентации аппарата относительно звезд. Но это создало дополнительную трудность. Как и при создании фото с большой выдержкой, где нельзя отследить течение времени, было невозможно узнать, когда произошло то или иное воздействие гамма-излучения. Для решения этой проблемы ученые изменили конструкцию таким образом, что три нижние пленки стали двигаться вперед и назад с постоянной скоростью, подобно стрелкам часов. По расположению следов на нижних пластинах физики могли рассчитать точное время прохождения гамма-луча и соотнести его с данными, заснятыми на камеры.
Таким образом ученые получили первое самое точное изображение пульсара Вела. Это быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая выбрасывает пучок гамма-лучей, подобно ночному маяку.
«Мы отсняли в общей сложности несколько триллионов дорожек с точностью 1/10000 миллиметров. Добавив информацию о времени и объединив ее с данными мониторинга ориентации в пространстве, мы смогли определить, когда и где произошли события с точностью, которая оказалась в 40 раз выше, чем у обычных гамма-телескопов», — отметил Сигэки Аоки из Университета Коба (Япония), руководитель исследования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
