Kozmikus részecskedetektorként is használhatjuk a Hubble-űrtávcsövet

2182

A Hubble-űrtávcsövet a kozmikus részecskék vizsgálatára használva követte nyomon egy nemzetközi kutatócsoport a Föld mágneses terébe kívülről érkező töltött részecskéket.

A Föld mágneses terének illusztrációja. (Forrás: NASA)

A Hubble-űrtávcsövet nem kell bemutatni, mindenki ismeri. Már több mint három évtizede áll a csillagászati kutatás élvonalában, és szállítja a lenyűgöző, csodás felvételeket.

Emellett még részecskedetektorként is használható, amit nemrég mutatott be egy kutatócsoport a The Astrophysical Journal című szaklapban.

A kozmikus sugárzás nagy energiájú részecskékből áll, és a Naprendszerben mindenhol megtalálható. A részecskék szinte folyamatos árama szupernóva-maradványokból származik. Napkitörések és koronaanyag-kidobódások során a Nap is bocsát ki nagy energiájú részecskéket, főként protonokat.

A Naprendszeren átkígyózó kozmikus sugárzásra hatással van a mágneses tulajdonságokkal bíró napszél. A részecskék egy része a Földhöz érkezve űrhajósokat fenyeget, műholdakat tesz tönkre, és hatással van a légkör összetételére is.

A kozmikus sugarak nem kímélik a földi távcsöveket sem. Amikor a részecskék elérik a kamerát, fényes nyomokat hagynak a felvételeken. A csillagászok nem győzik eltüntetni ezt a „szennyeződést” az adatokból. A most megjelent kutatás azonban rámutat, hogy ami egyikünk számára szemét, az a másikunknak kincs lehet.

„Az ötlet öt vagy hat évvel ezelőtt vetődött fel egy űridőjárásról szóló konferencián.” – mondja Susana Deustua (Space Telescope Science Institute), a kutatás vezetője. Csillagászok, részecskefizikusok és bolygókutatók egy nemzetközi csoportja állt elő a tervvel. „A kozmikus sugarak kölcsönhatásba lépnek a geomágneses térrel. Tudjuk, hogy a Hubble érzékelője összegyűjti a töltött részecskéket, ezért képesnek kell lennünk információkat gyűjteni a Hubble segítségével a mágneses térről.” – teszi hozzá.

A kutatócsoport beleásta magát a Hubble gazdag archívumába. A vizsgálathoz kalibrációs képekre volt szükségük. Közel 100 ezret gyűjtöttek össze az elmúlt 25 évből.

Már évtizedek óta rendelkezünk olyan algoritmusokkal, amelyek célja megtalálni és eltávolítani a kozmikus sugarak nyomait a csillagászati képekről. A kutatók ahelyett, hogy a nyomok eltüntetésére koncentráltak volna, inkább a lehető legtöbbet akartak megtudni az őket létrehozó kozmikus sugarakról. „Például arra voltunk kíváncsiak, hogy egyetlen kozmikus sugár a kamerának hány pixelére volt hatással, és mennyi energiát veszített eközben a részecske.” – magyarázza Nathan Miles (University of California), a cikk vezető szerzője.

Miles kifejlesztett egy szoftvert, amellyel megszerezhette ezeket az információkat. Az időigényes számítások elvégzését egy felhőalapú számítási szolgáltatásra bízta. Az algoritmus több mint egymilliárd kozmikus sugarat gyűjtött be a képekről.

A kozmikus sugarak nyomainak térképe a Hubble egyik felvételén. A nyomok különböző alakúak lehetnek, és eltérő számú pixelre lehetnek hatással. (Forrás: Nathan Miles)

Az eredmények biztatóak voltak: bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy a koncepció helyes. A Hubble által gyűjtött kozmikus sugarak adatai egyeztek azokkal, amelyeket a PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) műhold, egy már nem működő, alacsony pályán keringő részecskedetektor érzékelt. A kutatók a Dél-Atlanti Anomáliát, a Föld geomágneses terének híres gyenge pontját is látták az adatokban. A kozmikus sugárzás megfigyelt intenzitása is összhangban volt a napciklussal.

Claudio Corti (University of Hawai‘i at Manoa), aki nem vett részt a kutatásban, kellemesen csalódott az eredmények láttán. „Fontos a geomágneses tér, valamint a részecskesugárzás űrhajósokra és műholdak elektronikájára gyakorolt hatásának megértése.” – mondja. Ezek az adatok értékesnek bizonyulhatnak a Naprendszerben észlelhető kozmikus sugárzás megértésében.

Az elemzés egyelőre csak karcolja a felszínt. A kutatócsoport arra készül, hogy kiaknázva az adatbázis lehetőségeit jobban megértse a kozmikus sugárzás, a Nap és a földi környezet közötti kölcsönhatásokat. „Többek között szeretnénk megnézni, hogy találunk-e finom változásokat a geomágneses térben.” – mondja Deustua. „Szeretnénk összehasonlításokat végezni a geofizikai obszervatóriumokkal is.”

A Hubble negyed századon át tartó folyamatos adatgyűjtése a kozmikus sugárzásról szépen kiegészíti a többi kozmikussugárzás-érzékelő adatait. „Egyetlen pontos mérésből nehéz információhoz jutni a teljes világűrbeli környezetről.” – mondja Corti. „Minél több mérésünk van, annál jobb.”

Az eredményeket közlő tanulmány az arXiv.org preprint portálon olvasható.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás