Een groep astrofysici heeft ongekend snelle en heldere kosmische radioflitsen geregistreerd. Dat gebeurde met de LOPES-telescoop, een voorloper van de radiotelescoop LOFAR, die ultrahoge energiedeeltjes uit de kosmos kan detecteren. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature. De kosmische lichtflitsen zijn tot dusverre nauwelijks waargenomen. De flitsen lijken bijna een miljoen keer sneller dan normale bliksem en ruim 1000 keer helderder dan de zon te zijn. Heel even waren deze flitsen, met een doorsnede van tweemaal die van de maan, het helderste licht aan het firmament.
Het experiment toont aan dat de radioflitsen in de aardse atmosfeer worden geproduceerd en worden veroorzaakt door de inslag van kosmische deeltjes met een ultrahoge energetische waarde. Deze deeltjes worden aangeduid met de term ultrahoge kosmische energiestraling en hun oorsprong is een puzzel die nog steeds moet worden opgelost. De hoop van de astrofysici is nu dat hun ontdekking nieuw licht zal laten schijnen op het mysterie van deze deeltjes.
De wetenschappers maakten gebruik van een reeks aaneengeschakelde radio-antennes binnen een veld van deeltjesdetectoren van het KASCADE Grande-experiment van het Forschungszentrum in Karlsruhe (D). Zij toonden aan dat bij elk kosmisch deeltje dat in de aardse atmosfeer belandt, een overeenkomstige radiopuls in de richting van het binnenkomende deeltje kon worden geregistreerd. Met behulp van astronomische visualisatietechnieken heeft de groep zelfs digitale filmbeelden van deze gebeurtenissen kunnen maken, die nu de snelste filmpjes binnen de radioastronomie zijn. De deeltjesdetectoren leverden de astronomen de basisinformatie over de binnenkomende kosmische straling.
De onderzoekers bleken in staat om te bewijzen dat de sterkte van het uitgezonden radiosignaal een directe maatstaf is voor de energie van de kosmische straling. “Het is verbazingwekkend dat wij met simpele FM-radioantennes de energie van enkele van de kleinste deeltjes uit de kosmos kunnen meten\", vertelt Prof. Heino Falcke van het radioastronomisch onderzoeksinstituut ASTRON en bijzonder hoogleraar aan de Radboud Universiteit Nijmegen, de initiator en supervisor van het experiment. “Als onze ogen radiostraling zouden kunnen waarnemen, zouden wij zien dat de hemel bezaaid is met radioflitsen”, voegt hij eraan toe.
Als detectoren gebruikten de wetenschappers antenneparen die vergelijkbaar zijn met die van gewone FM-radioontvangers. “Het belangrijkste verschil met normale radio's is gelegen in het feit dat gebruik gemaakt wordt van digitale electronica en breedbandontvangers, waarmee wij op vele frequenties tegelijkertijd kunnen luisteren”, legt natuurkundige Dipl. Phys. Andreas Horneffer uit. Dhr Horneffer is postdoctoraal student aan de Radboud Universiteit Nijmegen en heeft de antennes als onderdeel voor zijn doctoraalproject in Bonn geinstalleerd.
In principe zijn enkele van de waargenomen radioflitsen sterk genoeg om ervoor te zorgen dat de conventionele radio- en televisieontvangst voor een korte periode worden onderbroken. Ter demonstratie van dit effect heeft de groep hun radioontvangst van kosmische straling in een geluidsopname geconverteerd (zie onder). Daar de lichtflitsen slechts 20-30 nanoseconden duren en de heldere slechts één maal per dag voorkomen, zullen deze in het dagelijkse leven nauwelijks worden herkend.
De radioflitsen zijn gedetecteerd door de LOPES-telescoop die is opgesteld in het kader van het KASCADE Grande-experiment voor kosmische deeltjesregens van het Forschungszentrum Karlsruhe, (D). KASCADE Grande is een toonaangevend experiment voor de meting van kosmische straling.
De radiotelescoop LOPES (LOFAR Prototype Station) maakt gebruik van de prototype-antennes van de grootste radiotelescoop ter wereld, LOFAR , die vanaf 2006 in Nederland en delen van Duitsland zal worden gebouwd. Het ontwerp van LOFAR breekt met alle tradities: een grote hoeveelheid goedkope lage-frequentie antennes ontvangt alle kosmische radiosignalen tegelijkertijd. De supercomputer Blue Gene/L van IBM, aangesloten op het uiterst snelle glasvezelinternet, heeft dan de mogelijkheid om ongewone signalen te detecteren en afbeeldingen te maken van belangwekkende hemelsectoren zonder dat hier mechanische onderdelen aan te pas komen. “Met LOPES wordt duidelijk dat de eerste belangrijke wetenschappelijke resultaten van het LOFAR-project al tijdens de ontwikkelingsfase zijn te zien. Wij hebben er alle vertrouwen in dat LOFAR inderdaad zo revolutionair zal zijn als wij hoopten.”, legt Prof. Harvey Butcher, directeur van het radioastronomisch onderzoeksinstituut ASTRON te Dwingeloo (NL) uit, waar LOFAR momenteel wordt ontwikkeld.
Het volledige persbericht in het Engels is hier: http://www.astro.ru.nl/lopes/?loc=news/nature te lezen.
Links :
Het LOPES-experiment: http://www.lopes-project.org
Het LOFAR-project: http://www.lofar.nl
ASTRON: www.astron.nl
Afdeling Sterrenkunde, Radboud Universiteit Nijmegen: http://www.astro.ru.nl/
De afbeelding toont een valse-kleur radiokaart van een gedeelte van de lage-frequentie radiohemel boven het LOPES-experiment ten tijde van de inslag van de kosmische straling. De heldere bol in het midden van de afbeelding is de radioflits. De hemelcoörd
Pyramidevormige antennes van het LOPES-experiment die zijn opgesteld binnen het KASCADE-array, bestaande uit meer dan 250 huisjes met een deeltjesdetector