Космические лучи — захватывающее и потенциально опасное явление. Эти высокоэнергетические частицы состоят из протонов, лишенных своих электронов и ускоренных почти до скорости света. Они всегда интересовали ученых своей загадочностью и влиянием на природу и космическое пространство. Когда эти лучи взаимодействуют с атмосферой Земли, они создают огромное количество вторичных частиц, которые получили название air shower («воздушный душ»). Обычно эти явления мешают астрономам, ведь оставляют «следы» на их изображениях небесных объектов, затрудняя исследование астероидов, звезд, галактик и других космических тел.
Кто нам мешает, тот нам поможет
Тем не менее группа исследователей из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) и столичного Осакского университета разработала новый подход к использованию этих космических лучей, который открывает перед астрономией новые возможности. Она использовала новый метод, чтобы наблюдать эти обширные космические ливни с невиданной ранее точностью и детализацией. Ключевым компонентом этого метода является камера Subaru Prime Focus Camera (Suprime-Cam), которая установлена на 8,2-метровом телескопе Subaru, расположенном на вершине вулкана Мауна-Кеа на Гавайях.
Этот телескоп был изначально предназначен для астрономии видимого света, но благодаря революционному подходу исследователей, он стал инструментом для изучения космических лучей. Обычно при обработке астрономических данных «следы», вызванные космическими лучами, удаляются как шумы, которые мешают правильному анализу. Однако для этого исследования команда под руководством Тошихиро и Брэдфилда определила этот самый шум как ключевую составляющую, которую следует анализировать. Она проанализировала тысячи изображений, сделанных камерой Suprime-Cam компании Subaru. Эта 80-мегапиксельная оптическая камера отличается своей способностью захватывать большие поля зрения и слабые объекты с высоким разрешением.
Команда провела анализ примерно 17 тысяч изображений, сделанных камерой Suprime-Cam между 2014 и 2020 годами, и выделила 13 изображений, на которых были видны большие «следы» от космических лучей. Эти потоки были обнаружены с помощью аномально больших «следов» частиц, которые не были характерны для обычных шумов. Данные, полученные командой, и метод, который они использовали, могут оказать значительное влияние на астрономию, особенно в областях, где исследуются экзотические частицы.
Новые горизонты исследований
Под руководством доцента Тошихиро Фуджии из Института теоретической и экспериментальной физики им. Намбу Йоичиро при Осакском городском университете и аспиранта Фрейзера Брэдфилда из Высшей научной школы ОМУ к команде присоединились исследователи из NAOJ, Университета Хосей, Высшего университета передовых исследований (SOKENDAI), Центра теоретической физики Беркли, Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли, Института физики и математики Вселенной им. Кавли (WPI), а также Исследовательского центра исследования планет (PERC) и Центра пограничной науки (CFS) при Технологическом институте Чиба.
Профессор Тошихиро Фуджии отметил, что их метод отличается от обычных подходов к наблюдениям космических лучей тем, что позволяет различать различные типы частиц, которые формируют большой «воздушный душ». Этот метод открывает новые возможности для определения природы отдельных частиц, что имеет большое значение для исследования экзотических частиц и понимания космических лучей. Такой подход также может быть использован для поиска темной материи и других загадочных элементов Вселенной, помогая расширить наше понимание доминирования материи в эволюции Вселенной.
Ранее мы сообщали о том, как ученые разгадали загадочное свойство метеоритов.
По материалам nature.com.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
