扫一扫立即咨询
留学咨询热线：18071732056
扫一扫立即咨询留学咨询热线：18071732056
一组由气球携带升空、对放射性敏感的胶片堆叠，成功拍摄到了中子星伽马射线束的世界上最精确图片。为了实现这一目标，神户大学的研究人员将捕捉放射性辐射的最古老方法与最新的数据捕获技术和巧妙的时间记录装置相结合。
恒星以其全光谱范围的光线照耀着我们，从红外光到伽马射线一应俱全。对于这些不同的波段，需要使用不同的传感设备。最具挑战性的是伽马射线，它以核裂变产生的高能产物而闻名，因为其波长极短，这意味着它们不会像其他形式的光那样与物质相互作用，因此不能用透镜偏转或用标准传感器检测。因此，我们在探测超新星及其遗迹等迷人天体发出的光方面存在空白。
为了解决这一问题，神户大学天体物理学家青木重機和他的团队转向了用于检测放射性的第一种材料——照相胶片。“我们团队一直专注于乳剂胶片追踪伽马射线的高精度能力，并提出通过引入几种现代数据捕获和分析功能，它可以成为一种出色的伽马射线望远镜，”青木解释道。基于这些胶片的高灵敏度以及一种新颖、自动化、高速的数据提取过程，物理学家们的想法是将几片胶片堆叠起来，以精确捕捉伽马射线撞击时产生的粒子的轨迹，就像单片煎饼可以记录你用吸管戳入的位置，但需要用一整叠煎饼来记录吸管的方向。
为了减少大气干扰，他们将胶片堆叠安装在一个科学观测气球上，将其升至35至40千米的高度。然而，由于气球在风中摇摆不定，“望远镜”的方向不稳定，因此他们增加了一组相机，以随时记录吊舱相对于恒星的方向。但这又产生了另一个问题，因为任何使用过长时间曝光拍照的人都知道，照相胶片不会记录时间的流逝，因此无法直接知道任何给定的伽马射线撞击发生的时间。为了解决这个问题，他们让底部三层胶片以规则但不同的速度来回移动，就像时钟的指针一样。根据这些下层胶片上痕迹的相对错位，他们可以计算出撞击的确切时间，并将其与相机的录像联系起来。
他们已在《天体物理学杂志》上发表了使用该装置拍摄的第一张图片。这是维拉脉冲星（一颗快速旋转的中子星，像夜晚的灯塔一样向天空投射一束伽马射线）有史以来最精确的图片。“我们总共捕捉到了数万亿条轨迹，精度达到万分之一毫米。通过添加时间信息并将其与姿态监测信息相结合，我们能够以如此高的精度确定事件发生的‘时间’和‘位置’，所得分辨率比传统伽马射线望远镜高出40多倍，”青木总结了他们团队的成就。
虽然这些结果已经令人印象深刻，但这项新技术使得我们比以往任何时候都更有可能在这一光频段捕捉到更多细节。神户大学的研究人员解释说，“通过科学气球搭载的实验，我们可以尝试为天体物理学的许多领域做出贡献，特别是为‘多信使天文学’领域的伽马射线望远镜开辟道路，在该领域中，需要通过不同的技术同时测量同一事件。基于2018年气球实验的成功，这些数据就是由此产生的，我们将在未来的气球飞行中扩大观测区域和时间，并期待在伽马射线天文学领域取得科学突破。”
