Ballonbåret teleskop leder efter kosmiske gammastråler

Kosmiske gammastråler kan give os vigtig indsigt i højenergi-fænomener i vores univers. GRAINE (Gamma-Ray Astro-Imager with Nuclear Emulsion)-samarbejdet har til formål at optage højenergiske kosmiske gammastråler i en høj opløsning ved hjælp af et ballonbåret nuklear emulsionsteleskop. I april 2018 gennemførte holdet endnu en ballonflyvningstest.

Nuklear emulsionsfilm kan optage spor af højenergiladede partikler med det højeste nøjagtighedsniveau i verden. Gamma-teleskopet udviklet af GRAINE-projektet er i stand til automatisk at analysere et stort overfladeareal af denne film og tilføje tidsstempler, at skabe et teleskop med verdens bedste vinkelopløsningsmuligheder, polarisationsfølsomhed, og verdens største blændeåbning. Bygger på forskningsudvikling og balloneksperimenter i 2011 og 2015, holdet har forfinet emulsionsteleskopets evne til at observere højenergi kosmiske gammastråler gennem ballonflyvninger.

Holdet ledes af professor Shigeki Aoki og projektassistent Satoru Takahashi (medlemmer af Kobe University Graduate School of Human Development and Environment) i samarbejde med forsker Hiroki Rokujo (Nagoya University Graduate School of Science). Testflyvningens præstation blev præsenteret på den 42. COSPAR (Committee on Space Research) Scientific Assembly 2018 (14.-22. juli) den 17. juli.

Balloneksperimentet i Australien i april 2018 havde til formål at observere Vela Pulsar, en kendt lys kilde til gammastråler. De sidste forberedelser til balloneksperimentet blev afsluttet i marts på opsendelsesstedet i Alice Springs, og så kom ventetiden på højhøjdevinde for at opfylde betingelserne for at flyve.

Der blev lavet to gange forudsigelserne for passende vind i høj højde, og de forberedte sig til opsendelse, men de jordnære vinde var ikke tilstrækkelige til opsendelsen, og opsendelsen blev udsat. Den 26. april opfyldte de forudsagte vinde i høj højde og jordniveau opsendelses- og flyvebetingelser, og kl. 06.33 lokal tid lykkedes det at lancere dem. Ballonen rejste sig støt, når en højde på 38 km efter to timer, før de blæses mod øst af vinden og starter en vandret drift (figur 6). Efter et stykke tid, der dækkede observationsvinduet for Vela Pulsar (kl. 15-22), 22:19 stoppede holdet emulsionsteleskopet. Efter omhyggeligt at have forudsagt sit landingssted, 23:17 løsnede de ballonen og brugte en faldskærm til at lande teleskopet kl. 23:54, cirka 900 km øst for Alice Springs i en længdegrad på 250 km SW.

Den samlede flyvetid var 17 timer 21 minutter, inklusive 15 timers vandret kørsel i en højde på 36-38 km. Ud over at opnå den længste ballonflyvetid for emulsionsteleskopballoneksperimenter, emulsionsteleskopet var stabilt under hele flyvningen. Den følgende dag fandt holdet emulsionsteleskopet (inklusive emulsionsfilmen og datadisken) ved Longreach, og postede emulsionsfilmen til Sydney University ved hjælp af køletransport. På Sydney University opbevarede de emulsionsfilmen under afkøling, udført testudvikling af emulsionsfilmen for en del af flyvningen, og brugte mikroskopobservation til at bekræfte, at der ikke var problemer med billederne, der blev taget under flyvningen.

I løbet af maj de afsluttede med succes behandlingen af ​​emulsionsfilmen til i alt 489 ark film med et samlet areal på 43,8 kvadratmeter. Dette markerede den sidste fase af 2018 emulsionsteleskopballoneksperimentet i Australien.

Samarbejdsmedlemmerne kommenterer, "Vores team er i øjeblikket ved at analysere flyvedataene med det formål at detektere Vela Pulsar og kontrollere teleskopets generelle ydeevne. Efter dette, vi vil gentage lange flyvninger for emulsionsteleskopet med stor åbning med det formål at begynde videnskabelige observationer."