Wetenschappers van de Osaka Metropolitan University gebruikten de Subaru-telescoop om de kosmische straling met ongekende helderheid waar te nemen. Deze nieuwe methode zou kunnen leiden tot grote ontdekkingen over het heelal, waaronder inzichten in donkere materie. SubaruHyperSuprime-Cam observeerde met ongekende precisie een grootschalige luchtregen van kosmische straling.
Douches in de badkamer brengen ons comfort, terwijl douches vanuit de ruimte astrofysici vreugde schenken. Wetenschappers van de Osaka Metropolitan University hebben hun nieuwe methode gebruikt om grootschalige stromen kosmische straling met ongekende precisie waar te nemen, waardoor een nieuwe deur is geopend voor ons begrip van de meest energetische deeltjes in het universum.
Wanneer hoogenergetische kosmische straling botst met de atmosfeer van de aarde, creëren ze grote hoeveelheden deeltjes die bekend staan als wijdverspreide regen. Een onderzoeksteam onder leiding van universitair hoofddocent Toshihiro Fujii en afgestudeerde student Fraser Bradfield van de Osaka Metropolitan University Graduate School of Science en het Nanbu Yoichiro Institute for Theoretical Physics ontdekten dat de originele groothoekcamera geïnstalleerd op de Subaru-telescoop bovenop de Mauna Kea-vulkaan in Hawaï deze grootschalige luchtstromen met extreem hoge resolutie kan vastleggen.
Een voorbeeld van een wijdverspreide regen van kosmische straling, vastgelegd door de Subaru-telescoop. De gemarkeerde trajecten liggen grotendeels in vergelijkbare richtingen en tonen gasregendeeltjes die worden veroorzaakt door hoogenergetische kosmische straling. Bron: Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan, HyperSuprime-Cam (HSC) Collaboration Group
Subaru-telescopen zijn ontworpen voor observationele astronomie. Kosmische straling verschijnt als "trajecten" op observatiebeelden, waardoor doelsterren of sterrenstelsels worden verduisterd, en wordt door gebruikelijke astronomische gegevensverwerkingsmethoden als ruis behandeld. Het is echter dit ‘geluid’ waarop het onderzoek van het team zich richt. Door ongeveer 17.000 afbeeldingen te analyseren die tussen 2014 en 2020 zijn gemaakt, identificeerde het team 13 afbeeldingen die grote hoeveelheden luchtstroom bevatten. De afbeeldingen tonen een veel groter aantal deeltjesbanen dan normaal.
Professor Fujii legt uit: "Conventionele observatiemethoden hebben moeite met het onderscheiden van de soorten deeltjes waaruit grootschalige gasregens bestaan. Onze methode maakt het mogelijk om de eigenschappen van individuele deeltjes te bepalen." Hij voegde eraan toe: ‘Door onze methode te combineren met traditionele methoden hopen we bovendien ons begrip van grootschalige gasstromen te verdiepen. Deze techniek kan ons in staat stellen om te zoeken naar donkere materie of andere exotische deeltjes, wat meer informatie oplevert over de overgang van het universum naar een door materie gedomineerd tijdperk.’
Hun onderzoeksresultaten worden op 12 oktober 2023 gepubliceerd in Scientific Reports.