Cosmic Ray Quest: Wie riesige Telescope Array arbeiten

In einem 300-Quadrat-Meile (777 Quadratkilometer) Patch der Wüste westlich von Delta in Utah haben Hunderte von astronomischen Augen die letzten fünf Jahren beobachtete den Himmel, auf der Suche nach aufgeladenen Teilchen aus den tiefen Raum verbracht.

$ 25 Millionen Telescope Array Cosmic Ray Observatory wurde gebaut, um erkennen diese energiereiche Besucher, bekannt als kosmische Strahlung, deren Ursprung ein Rätsel bleibt. Die Informationsstelle ist ein Joint Venture von Forschern an der University of Utah in Salt Lake City, und aus Japan und ist die größte derartige Detektor in der nördlichen Hemisphäre.

Telescope Array erkannt vor kurzem einen kosmischer Strahl-Hotspot in einer Region des Himmels direkt unter den großen Wagen. Forscher sind sich nicht sicher was solche unverhältnismäßig viel energiereiche Strahlung produzieren könnten, aber die Entdeckung Wissenschaftler wie extratiefen energy Teilchen im Universum zu verstehen helfen könnte gebildet werden. [In Bildern: Utahs kosmischer Strahl-Finding Teleskop]

Kosmische Besucher

Kosmische Strahlung sind hochenergetische Teilchen – Protonen (Wasserstoffkerne) oder möglicherweise Helium oder Stickstoff Kerne. Extratiefen energy kosmischen Strahlen besitzen eine Energie oben 1000000000 Milliarden Elektronenvolt, über so viel Energie wie ein Baseball aufgeschlagen von einem guten Little League Spieler, sagte Gordon Thomson, Physiker an der University of Utah, der die Studie leitete. Diese Partikel habe viel mehr Energie als alles andere, die in einem künstlichen Teilchenbeschleuniger produziert werden könnte, Thomson.

Wissenschaftler vermuten, diese Samplingraten energy kosmische Strahlung kann in aktiven galaktischen Kernen stammen – schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien – oder vielleicht in Supernovae, aber nein man weiß sicher.

Wenn eine kosmische Strahlung die Erdatmosphäre trifft, sagte es interagiert mit dem Kern eines Stickstoff oder Sauerstoff-Atom und "schlägt es in tausend Stücke," Thomson Leben Wissenschaft. Wenn dies geschieht, schlagen diese Partikel andere, erstellen eine Dusche von Teilchen bewegt sich in die gleiche Richtung wie der kosmischen Strahlung.

Die Utah-Sternwarte hat zwei Arten von Detektoren, diese kosmische Duschen in der Luft oder am Boden zu erkennen.

Das Teleskop

Das Boden-basierten System besteht aus 523 "Szintillationszähler" erkennen, dass die Partikel-Duschen, wie sie Erde in Form von einem flattish Pfannkuchen getroffen, Thomson, sagte. Wie die Partikel durch die Detektoren gehen, geben sie eine Explosion des Lichts, die in Strom umgewandelt wird. Forscher verwenden diese Informationen, um ein kosmischer Strahl Flugbahn zu rekonstruieren.

Ein anderes System von Teleskopen verfolgt die Partikel-Duschen, wie sie durch die Luft fliegen. Als eines dieser Teilchen bewegt sich durch die Atmosphäre, es "reizt" Stickstoff-Moleküle in seinem Weg, die dann fluoreszieren oder Strahlung abgeben, im ultravioletten Wellenlängen sind, die außerhalb des Bereichs des menschlichen Sehens. Eine Reihe von großen Spiegel erkennt diese Fluoreszenz durch die Fokussierung des Lichts auf eine Kamera, die UV-Detektoren gemacht. Während die Dusche durch die Atmosphäre bewegt, bewegt sich das Bild über mehrere Detektoren.

Verglichen mit den bodengebundenen Arrays, bieten die Fluoreszenz-Teleskope ein viel dynamischeres Bild von der kosmischen Strahlung, anstatt nur eine Momentaufnahme einer Dusche Thomson sagte. Aber der Vorteil kommt mit einem Preis: Diese Detektoren können nur verwendet werden, in der Nacht, wenn der Mond nicht up – nur etwa 10 Prozent der Zeit — weil die Partikel Duschen Sonnen- oder Mondlicht übertönen würde, Thomson, sagte.

Wenn beide Detektoren zusammen verwendet werden, jedoch bietet es ein viel umfassenderes Bild jedes kosmische Strahlung und woher es kam.

Heutige Sternwarte entstand aus zwei zuvor konkurrierenden Einrichtungen: der University of Utah fliegen Auge Fluoreszenz Observatorium und bodengestützten Detektorsystem in Japan entwickelt. Die beiden Gruppen zusammengearbeitet, um die Telescope Array zu bauen, die im Jahr 2008 wurden.

Das Observatorium plant Verdoppelung der seinen bodengebundene Detektoren, etwa 1.100, überspannt eine Fläche mehr als 1.150 Quadrat-Meilen (3.000 Quadratkilometer). Die Expansion würde lassen sich viele weitere Veranstaltungen der kosmischen Strahlung zu erkennen und es ihnen ermöglichen, z. B. bestimmen, ob der neu entdeckten kosmischer Strahl-Hotspot aus einer Hand oder viele kam. "Alles hängt jetzt an Statistiken," sagte Thomson.

Folgen Sie Tanya Lewis auf Twitter und Google + . Folgen Sie uns @livescience, Facebook & Google +.