깊은 우주에서 지구에서 비가 내리는 높은 에너지 입자 (높은 에너지 입자)는 신비의 일입니다. 그들은 무엇으로 만들어 졌습니까? 그들은 어디에서 왔습니까? 그리고 그들은 어떻게 세계 최고의 입자 가속기로 달성 된 것보다 훨씬 큰 에너지를 얻습니까? 이제 초기 우주를 연구하도록 설계된 무선 망원경은 이러한 질문 중 일부에 도움이 될 수 있거나 미스터리를 심화시킬 수 있습니다.
우주 광선은 일반적으로 헬륨, 탄소 또는 철과 같은 원소의 양성자 또는 원자 핵입니다. 가장 활력이 넘치는 것은 세계에서 가장 강력한 원자 스매커 인 대형 Hadron Collider보다 1 천만 배 이상 큰 에너지를 가지고 있습니다. 물리학 자들은 어떤 천체 물리학 과정이 그러한 에너지에 입자를 가속화 할 수 있는지 확신하지 못한다. 가능한 범인에는 초신성의 남아있는 유골, 거대한 별이 연료가 부족하고 죽을 때 발생하는 폭발이 포함됩니다. 그리고 활성 은하 핵, 엄청난 속도로 에너지를 뿜어내는 중심에 초대형 블랙홀을 가진 과열 된 은하.
그러나 우주 광선을 공부하는 것은 어렵습니다. 우주를 통과하는 여행에서 그들은 이런 식으로 편향되고 자기장으로 인해 어디에서 왔는지 알아 내기가 어렵습니다. 고 에너지는 또한 매우 드물며 지구 대기권에 도달하면 그 중 어느 누구도 그 중 어느 것도 멀지 않습니다. 그들은 높은 고도에서 공기와 충돌하여 즉시 파괴되었습니다. 가장 높은 에너지 우주 광선을 연구하기 위해 물리학 자들은 지상에 광대 한 입자 탐지기를 사용하여 고도 충돌 또는 망원경으로 생성 된 파편의 "공기 샤워"를 픽업하여 대기에서 느려지면서 파편 입자로 인한 빛의 섬광을 발견합니다.
그러나 이제 우주 광선을 감지하는 새로운 방법이 있습니다. 한 팀은 네덜란드의 중심에 있지만 다른 북유럽 국가에서는 전초 기지가있는 저주파 배열 (LOFAR)으로 알려진 무선 망원경 모음을 사용했습니다. Lofar는 다른 무선 망원경과 같이 큰 조정 가능한 요리를 가지고 있지 않지만 대신 수십 개의 "스테이션"에서지면에 수천 개의 간단한 와이어 안테나로 구성되어 있습니다. 안테나는 본질적으로 우주에서 나오는 모든 것을 선택하고 데이터를 살펴보고 특정 현상이나 하늘의 일부에 초점을 맞추기 위해 초고속 프로세서 클러스터까지 올라갑니다.
.Lofar의 주요 목표는 첫 번째 별과 은하가 그 주변의 모든 성간 가스를 형성하고 이온화했을 때 초기 우주에서 시대를 연구하는 것입니다. 그러나 Cosmic Ray 팀은 에어 샤워를 검색 할 때 정상적인 천문 관찰에 대해 피기 백을 할 수 있습니다. 우주 광선 충돌로 인한 파편 입자가 대기를 통해 계단식으로 캐스케이드함에 따라, 서로의 상호 작용과 지구의 자기장은 Lofar의 안테나에 의해 감지 가능한 무선 신호를 생성합니다. 팀은 24/7의 모든 데이터를 닦을 수 없습니다. 너무 많습니다. 따라서 연구원들은 공기 샤워가 방금 발생했음을 시스템에 경고 할 수있는 지상에 입자 탐지기를 설치했습니다. 입자 감지기가 경보를 트립하면 Lofar의 Cosmic Ray 시스템은 시스템 버퍼에 보관 된 이전 5 초의 데이터를 가져와 에어 샤워의 신호가 어딘가에 있음을 알고 있습니다.
팀은 이전 에이 무선 신호의 모습을 모델링했으며 로파를 관찰하기 시작했을 때 금을 매우 빨리 쳤다. 네덜란드의 Radboud University의 천체 물리학자인 Heino Falcke 팀원 인 Heino Falcke는“모든 관찰의 절반은 완전히 [모델과 함께] 완벽하게 맞았습니다. 이는 실험 물리학에서 드문 경험입니다. 이 기술을 사용하여 연구자들은 입자의 캐스케이드가 최대 크기에 도달하기 전에 대기로 얼마나 멀리 떨어져 있는지 측정 할 수있었습니다. 그 깊이는 원래 우주 광선이 어떤 종류의 입자인지 - 프로 톤, 헬륨 핵 또는 무거운 무언가를 알 수 있습니다.
과학자들이 오늘 보고서 자연 에보고합니다 분석 된 120 개 이상의 사건 중 약 80%가 가벼운 우주 광선 (프로 톤 또는 헬륨 핵)으로 판명되었습니다. 그것은 전적으로 예상치 못한 것은 아닙니다. Lofar 팀은 10 내지 10 전자-볼트 (EV) 사이의 에너지를 갖는 입자를 조사했다. Falcke는 "Terra incognita"라고 말했다. "구성 데이터는 매우 드물다." 이 범위는 우리 은하의 소스에서 예상되는 낮은 에너지 우주 광선과 훨씬 더 먼 은하에서 높은 에너지 우주 광선 사이의 중간지면을 차지합니다. 현재 이론은 가장 높은 에너지 우주 광선이 대부분 무거운 핵보다는 양성자임을 시사합니다. 그러나 연구자들은 10eV 미만의 에너지에서 80%만큼 큰 부분을 기대하지 않을 것이라고 말합니다.
또한 Falcke는 그들이 연구 한 에너지의 범위에 걸쳐 입자의 분포에 힌트가 있으며, 그 가벼운 우주 광선 중 일부는 우리 은하의 소스에서 나왔을 수 있다고 말합니다. 초신성 잔재와 같은 국소 가속기가 10eV보다 높은 양성자에 대한 에너지를 달성 할 수 있다고 생각되지 않기 때문에 놀랍습니다. Falcke는이 해석이 "투기 적으로 남아 있습니다. 그것은 첫 번째 단계"라고 인정합니다. 그러나 그것이 견딜 수 있다면, 그것은 우주 광선의 신비를 심화시킵니다. 왜냐하면, 우리 은하 내에는 아직 알려지지 않은 것처럼,이 과급 속도로 입자를 높일 수있는 갤럭시 내에 약간의 물체 나 메커니즘이 있음을 의미하기 때문입니다.
.그러나 그러한 결론은 현재의 천체 물리학 적 설명에 "도전적인"일이 될 것이라고 Dublin Advanced Studies Institute의 천체 물리학자인 Andrew Taylor는 말합니다. 그는 증거가 아직 전염성이 아닌 우리 은하의 출처에서 나온다는 증거가 아니라고 생각합니다. "결정적인 진술을하기에는 너무 이르지만 둘 다 흥미로울 것입니다."
.테일러는 새로운 기술이 입자 유형을 식별하는 능력과 날씨가 낮아야한다는 사실 때문에 미래에 큰 약속을 가질 것이라고 생각합니다 (에어 샤워를 관찰하는 광학 기술은 맑은 달이없는 밤에만 작동합니다). "라디오는 데이터를 훨씬 더 빨리 수집 할 수있다"고 그는 말했다. "이것은 완전히 새로운 기회를 제공 할 것입니다."
