Nad ľadovým štítom Antarktídy sa odohral experiment, ktorý mal zachytiť jedny z najvzácnejších častíc vo vesmíre. NASA oznámila, že misia PUEO letela na stratosférickom balóne nad Antarktídou a využila antarktický ľad ako obrovský detektor na pátranie po rádiových signáloch z ultravysoce energetických neutrín a po ďalších signáloch súvisiacich s extrémne energetickými kozmickými javmi.
Snímka zobrazuje: New Instrument Used Antarctic Ice Sheet to Probe Extreme Universe.
PUEO, skratka pre Payload for Ultrahigh Energy Observations, patrí do programu NASA Astrophysics Pioneers a jeho cieľom je zachytiť najenergetickejšie častice v prírode. Podľa NASA letel na Long Duration Balloon z Long Duration Balloon Facility pri McMurdo Station, pričom po 23 dňoch pristál približne 120 míľ, teda asi 200 kilometrov, od South Pole. Celý náklad bol získaný späť vrátane dátových diskov a tím teraz údaje spracúva. Tento krok môže trvať až rok, keďže analýza je zložitá.
Pre vedu je dôležité najmä to, že takéto častice nesú informáciu z najextrémnejších miest vesmíru. NASA uvádza, že ide napríklad o supermasívne čierne diery v centrách galaxií, zrážky neutrónových hviezd a ďalšie silné kozmické urýchľovače. Neutrína pritom môžu prechádzať veľké vzdialenosti po priamych dráhach bez toho, aby boli pohltené, takže predstavujú jedinečný spôsob, ako nahliadnuť do vzdialeného a veľmi energetického vesmíru.
Čo PUEO vlastne hľadal
PUEO nepozoroval vesmír priamo očami, ale počúval rádiové signály, ktoré vznikajú pri interakciách vysokoenergetických častíc s antarktickým ľadom alebo atmosférou. V prípade neutrín mal sledovať signály vznikajúce v ľadovom štíte, ktorý slúžil ako obrovský detekčný objem. Pri kozmických lúčoch mohol zachytiť aj rádiové stopy z tzv. vzdušných spŕch v zemskej atmosfére, a to buď priamo, alebo po odraze od ľadu.
Snímka zobrazuje: New Instrument Used Antarctic Ice Sheet to Probe Extreme Universe.
Takýto princíp je v astročasticovej fyzike známy už dlhšie: čím väčší objem má detektor pod kontrolou, tým väčšia je šanca zachytiť mimoriadne zriedkavý signál. V tomto prípade NASA využila obrovský prírodný terč, akým je antarktický ľad, a k nemu pripojila citlivý rádiový systém v balóne vo veľkej výške.
Antarktída je pre podobné experimenty mimoriadne vhodná, pretože ponúka rozsiahlu, studenú a relatívne tichú výskumnú oblasť s minimom rušivého rádiového šumu. Z balónu letiacého vo výške približne 120 000 stôp môže prístroj monitorovať veľmi veľký objem ľadu a zároveň zostať nad väčšinou atmosférických a pozemských zdrojov rušenia.
Snímka zobrazuje: A white balloon with a long tether hovering above the icy ground.
Všeobecne platí, že pri hľadaní extrémne slabých signálov je kľúčová kombinácia veľkého pozorovacieho objemu a veľmi citlivej elektroniky. Práve tento prístup umožňuje skúmať javy, ktoré by sa v menšom alebo hlučnejšom prostredí stratili v šume.
Ako PUEO zvýšil citlivosť
Podľa NASA bola vyššia citlivosť PUEO výsledkom technických vylepšení a starostlivej optimalizácie dizajnu, aby sa celý systém zmestil do obmedzeného štartovacieho objemu balónovej platformy. Kľúčovou novinkou bol interferometrický phased array trigger, ktorý v reálnom čase koherentne sčítaval signály z viacerých antén. Vďaka tomu mohol prístroj zachytiť slabšie signály než predchádzajúce experimenty.
Snímka zobrazuje: Two rows of people in front of a tall structure consisting of rows of white components placed in a circle, topped by metallic containers and an.
Misia zároveň zdvojnásobila zbernú plochu antén pre frekvencie nad 300 MHz oproti ANITA a pritom upravila antény tak, aby boli menšie. To pomohlo udržať celý náklad v povolenom štartovacom objeme. PUEO tiež obsahoval nový nízkofrekvenčný prístroj, ktorý sa rozvinul až vo výške letu a pracoval s anténami citlivými až do 50 MHz. Tým sa rozšírila schopnosť sledovať aj vzdušné sprchy súvisiace s kozmickými lúčmi.
Prečo na tom záleží aj mimo jednej misie
PUEO nadväzuje na odkaz misie ANITA, ktorú NASA podporovala a ktorá mala štyri úspešné lety medzi rokmi 2006 a 2016. Podobne ako ANITA, aj PUEO používal sústavu rádiofrekvenčných antén, palubný systém zberu dát spúšťaný signálmi podobnými neutrínovým a navigačný i riadiaci systém. Ide teda o postupné zdokonaľovanie overeného prístupu, nie o úplne nový typ experimentu.
Snímka zobrazuje: A rectangular structure containing components attached with wires on top of a workbench.
Význam týchto pozorovaní presahuje samotné hľadanie neutrín. Dáta môžu pomôcť odhaliť pôvod a zloženie najenergetickejších kozmických lúčov a zároveň testovať základnú fyziku pri energiách, ktoré ďaleko presahujú možnosti pozemských urýchľovačov častíc. V širšom pohľade ide o jednu z ciest, ako skúmať prírodu v režime, ktorý sa na Zemi nedá bezpečne a efektívne napodobniť.
Čo sa ešte len ukáže v dátach
NASA zatiaľ neoznámila vedecké výsledky z meraní PUEO; tím údaje iba analyzuje. Práve pri takýchto experimentoch býva spracovanie náročné, pretože treba oddeliť potenciálny signál od šumu a overiť, či ide naozaj o stopu po častici z vesmíru. V tomto prípade môže trvať analýza až rok.
Snímka zobrazuje: New Instrument Used Antarctic Ice Sheet to Probe Extreme Universe.
Zatiaľ je isté, že celý payload bol po pristátí v poriadku získaný späť a že technická časť misie splnila základný cieľ. Neisté zostáva, či sa v dátach objaví hľadaný extrémne energetický signál a čo presne o najextrémnejších zdrojoch vo vesmíre prezradí. Aj keby výsledok nebol okamžitý, skúsenosti s PUEO môžu mať širší význam: NASA uvádza, že viaceré technológie z tejto misie môžu byť využiteľné aj pri budúcich koncepciách, ktoré by používali mesačný regolit ako detektor pre ultravysoce energetické kozmické lúče.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
