Malé prototypové pole v Německu detekovalo několik rádiových záblesků z kosmického záření, které dopadá do horní atmosféry Země. Větší pole s větším počtem těchto levných rádiových antén by mohlo astrofyzikům pomoci rozluštit záhadu kosmického záření s nejvyšší energií.
Kosmické záření jsou vysokorychlostní subatomární částice – většinou jádra a protony – které se pohybují kolem vesmíru ve všech směrech. Naštěstí pro nás nemohou orat příliš daleko do naší atmosféry, než se srazí s molekulou plynu.
Z těchto srážek pocházejí spršky sekundárních částic – včetně elektronů, antielektronů (nazývaných pozitrony) a mionů, které jsou jako těžké elektrony. Kosmické záření lze charakterizovat podle sprch, které produkují.
Některé z těchto vesmírných projektilů mají překvapivě 100 milionkrát více energie, než je možné v umělých urychlovačích. V našem galaktickém sousedství nejsou žádné „kosmické urychlovače“, které se zdají být dostatečně silné, aby generovaly částice s takovou energií.
Proto tyto takzvané ultravysoké kosmické paprsky (UHECR) pravděpodobně pocházejí ze srážejících se galaxií nebo velkých černých děr vzdálených stovky milionů světelných let. To však vyvolává problém: kosmické "věci" na cestě zpomalí - nebo dokonce přímo zničí - vysokoenergetické částice, které cestují na tyto velké vzdálenosti.
K této nejasnosti se přidává skutečnost, že nikdo nezná skutečnou identitu UHECR. Obvyklými podezřelými jsou protony, těžká jádra jako železo, gama záření a slabě interagující neutrina.
Vyjasnění původu a povahy UHECR je součástí impulsu experimentu LOPES (LOFAR Prototype Station). Toto pole 10 levných rádiových antén zachycuje záblesky emitované elektrony a pozitrony sprchy, když interagují s magnetickým polem Země. Čím více energie v počátečním kosmickém paprsku, tím více radiové emise.
"Je úžasné, že pomocí jednoduchých FM rádiových antén můžeme měřit energii částic přicházejících z vesmíru," řekl Heino Falcke, mluvčí spolupráce LOPES. "Kdybychom měli citlivé rádiové oči, viděli bychom, jak se obloha třpytí rádiovými záblesky."
Ve skutečnosti by naše oči také musely být velmi rychlé, protože rádiové záblesky trvají jen několik miliardtin sekundy. Ale během té krátké doby jsou to nejjasnější body na rádiovém nebi. LOPES snímá záblesky mezi 43 a 73 MHz - těsně pod FM voličem.
LOPES zatím nezjistil žádné záblesky z UHECR. To by pravděpodobně vyžadovalo větší sadu detektorů, protože čtvereční míli zemské atmosféry zasáhne UHECR pouze jednou za století. Větší rádiová pole, jako je Low-Frequency Array (LOFAR) a Square Kilometer Array (SKA), jsou v současné době ve vývoji.
Ale LOPES pomohl při kalibraci rádiových blesků. Je to proto, že se nachází uvnitř experimentu KASCADE (Karlsuhe Shower Core and Array Detector), který měří počet mionů, které prší z dešťů kosmického záření.
"Je to skutečně neobvyklá kombinace, kdy jaderní fyzici a radioastronomové spolupracují na vytvoření jedinečného a vysoce originálního experimentu s astročásticovou fyzikou," řekl Anton Zensus z Max-Planck Institut für Radioastronomie (MPIfR) v Bonnu.
Porovnáním rádiového záblesku s počtem mionů vědci doufají, že nakonec zjistí, které z podezřelých částic tvoří UHECR. Pro daný rádiový signál by proton - například - produkoval mnohem více mionů než gama záření.
Výsledky jsou podrobně uvedeny v časopise Nature z 19. května.
