Iván
8 °C
22 °C

Idén új fejezet nyílik az asztrofizikában

2008.04.16. 10:10
Az idei év új időszámítás kezdete lesz a nagyenergiás fizika területén. A CERN-ben beindul az eddigi legnagyobb részecskegyorsító, a Large Hardon Collider, az égen pedig megjelenik a nemzetközi együttműködésben épült Gamma-ray Large Area Space Telescope (GLAST), amely a remények szerint új távlatokat nyit az asztrofizikában.

A műhold olyan jelenségeket tanulmányoz majd, mint az aktív galaxismagok, pulzárok, gammakitörések és a sötét anyag, illetve olyan elméletekhez keres bizonyítékokat, mint a kvantumgravitáció vagy a világegyetem extra dimenzióinak létezése - írja a hírek.csillagászat.hu portál.

A GLAST több szempontból is a kilencvenes években üzemelő, és mindezidáig a legnagyobb energiájú tartományt feltérképező Compton űrtávcső (Compton Gamma-Ray Observatory) utódja. Fedélzetén két műszer található, a Large Area Telescope (LAT) és a GLAST Burst Monitor (GBM). Az igazi szenzációt előbbitől várják, hiszen egy nagyságrenddel nagyobb (300 GeV feletti) energiájú fotonokat képes detektálni, mint elődje, ráadásul igen jó szögfelbontással. A LAT detektort eredetileg a Stanfordon megépítendő részecskegyorsító mellé tervezték a kilencvenes évek elején, és bár az végül nem épült meg, a kutatók észrevették a lehetőséget a technológia világűrben való alkalmazására.

A LAT működési elve így nem véletlenül hasonló ahhoz, amit a részecskefizikusok már a nagy földi gyorsítók detektorainál is alkalmaznak: a beérkező fotonok egy vékony fémlapba ütközve elektron-pozitron párokat keltenek, amelyek az egymásra helyezett szilíciumlapocskákon áthaladva elektromos impulzusokat hoznak létre - ezek mérésével kiszámolható a töltött részecskék útvonala. Ezután egy cézium-jodid kaloriméterbe érve adják le energiájukat. A kapott adatokból nagy pontossággal meghatározható az eredeti, magányos foton iránya és energiája. A LAT látószöge az égbolt jelentős részét, körülbelül 20 százalékát lefedi, a GLAST keringési pályáját pedig úgy állítják be, hogy nagyjából háromóránként a teljes égboltot végigpásztázza. Emellett szükség esetén arra is képes, hogy huzamosabb időn keresztül egy adott pont felé forduljon, ha a kutatók folyamatos megfigyelésre érdemes jelenségre bukkannak.

LAT detektor vázlatos felépítése és az összeszerelt GLAST (forrás: stanford.edu)

A műszer fő tudományos feladatai között van az égbolt még nem azonosított gammaforrásainak a feltérképezése, ilyenek például az aktív galaxismagok (AGN-ek). Ezekben a központi fekete lyuk felé zuhanó anyag jelentős része egy máig tisztázatlan folyamat következtében a fénysebesség közelébe gyorsul, és a forgástengely irányában, egy szűk nyalábban elhagyja a magot. A részecskék alacsony energiájú fotonoknak ütközve átadják energiájuk egy részét, amelyek így a gamma-tartományba kerülnek, detektálásuk pedig közelebb vihet a galaxismagban lezajló folyamat pontosabb megismeréséhez. Másrészt a LAT választ keres arra, mi alkotja az Univerzum teljes tömegének legnagyobb részét adó sötét anyagot, mivel feltételezett nagytömegű szuperszimmetrikus részecskék annihilációs sugárzására vadászik. Kicsi az esélye, hogy az annihilációs csúcsok észrevehetően kiemelkednek majd a gamma-háttérből, de az LHC reménybeli felfedezéseihez megerősítésül szolgálhat.

A GLAST műhold (forrás: nasa.gov)

Stephen Hawking fekete lyukak párolgásával kapcsolatos elmélete is igazolást nyerhet. Eszerint, ha léteznek miniatűr, az Univerzum keletkezésekor nagyjából aszteroidányi tömegű fekete lyukak, ezeknek jelenleg a gammatartományba eső sugárzást kell kibocsátaniuk. Ez siker esetén kísérleti bizonyítékot nyújtana a kvantummechanika és a gravitáció közötti kapcsolatra. Az itt felsoroltak csupán ízelítőül szolgálnak a rengeteg lehetőségből, amelyekre a LAT válasszal kecsegtet, és nem esett szó az olyan elméletek jóslatainak vizsgálatáról, mint a kvantumgravitáció vagy a téridő extra dimenziói.

A GLAST másik műszere, a GBM 14 szcintillációs detektorból áll, amelyeket úgy helyezik el a műhold oldalain, hogy látóterük teljesen lefedje az égboltnak a Föld által éppen nem leárnyékolt részét. Az elrendezés lehetővé teszi, hogy rövid idő alatt nagy pontossággal meghatározza azoknak a hirtelen és nagy energiájú felvillanásoknak az irányát, amelyeket jellemzően gammakitörések és napkitörések okoznak. A GMB detektorai emellett igen jó időbeli és spektrális felbontást adnak a jelenségekről, így a gammakitörések tanulmányozásában is új eredmények várhatók. A Compton űrtávcső működése óta eltelt majd egy évtizedben nem volt olyan műszer, amely ilyen pontos felbontással szolgált volna a gammatartományban.

A GBM detektorainak elhelyezkedése a műhold oldalain (balra), a szcintillációs detektorok két típusa (jobbra fent) és az egyik detektor fényképe (jobbra lent) (forrás: nasa.gov)

A NASA a fellövést 2008. május 16-án tervezi a Kennedy Űrközpontból, egy Delta II hordozórakéta fedélzetén. A Föld körüli keringési pálya alacsony, a felszíntől mintegy 550 km. A műszerek készen állnak, jelenleg az utolsó igénybevételi tesztek zajlanak. A mért adatok és a feldolgozásukhoz szükséges programok a nyilvánosság számára is elérhetőek lesznek a GLAST Science Support Center honlapján: a Guest Investigator programhoz bárki csatlakozhat, akinek kutatómunkája a GLAST méréseire épül.

15%
4999 Ft
4250 Ft
15%
2999 Ft
2550 Ft