放射敏感胶片的薄饼堆叠捕获了恒星伽马射线束的最准确图像

由气球携带的一堆放射性敏感胶片在天空中飞行，能够拍摄到世界上最准确的中子星伽马射线束照片。为了实现这一目标，神户大学的研究人员将最古老的放射性辐射捕获方法与最新的数据捕获技术和巧妙的时间记录装置结合起来。

星星以各种光谱范围(从红外线到伽马射线)向我们发出光芒。对于每个频段，都需要不同的传感设备。最具挑战性的是伽马射线，它以核裂变的高能产物而闻名，因为它们的波长非常短，这意味着它们不会像其他形式的光那样与物质相互作用，因此无法偏转通过镜头或通过标准传感器检测。因此，我们探测来自超新星及其遗迹等迷人恒星物体的光的能力存在差距。

为了解决这个问题，神户大学天体物理学家青木茂树和他的团队转向了第一种用于检测放射性的材料，即胶片。

青木解释道：“我们的团队一直专注于乳胶膜高精度追踪伽马射线的卓越能力，并提出通过引入多种现代数据捕获和分析功能，它可以成为一台出色的伽马射线望远镜。”

基于这些胶片的高灵敏度以及从中提取数据的新颖、自动化、高速过程，物理学家的想法是将其中一些胶片堆叠起来，以准确捕获伽马射线在其上产生的粒子的轨迹。就像一块煎饼可以捕捉到你将吸管插入其中的位置，但需要一整叠煎饼才能记录吸管的方向。

为了减少大气干扰，他们将这叠胶片安装到科学观测气球上，将其提升到35至40公里的高度。然而，由于气球在风中摇摆、扭曲，“望远镜”的方向并不稳定，所以他们增加了一组摄像机，随时记录贡多拉相对于星星的方位。但这又产生了另一个问题，因为任何曾经拍摄过长时间曝光照片的人都知道，胶片不会记录时间的流逝，因此无法直接知道任何给定的伽马射线撞击发生的时间。

为了克服这个问题，他们让底部三层薄膜以规则但不同的速度来回移动，就像时钟的指针一样。根据这些下板中痕迹的相对错位，他们可以计算出撞击的精确时间，从而将其与摄像机的镜头关联起来。

他们现已在《天体物理学杂志》杂志上发表了由这种设置产生的第一张图像。这是船帆座脉冲星有史以来最准确的图像，船帆座脉冲星是一颗快速旋转的中子星，它像夜间的灯塔一样向天空投射一束伽马射线。

“我们总共捕获了数万亿条轨迹，精度为1/10,000毫米。通过添加时间信息并将其与姿态监测信息相结合，我们能够精确地确定事件的‘时间’和‘地点’。由此产生的分辨率比传统伽马射线望远镜高出40倍以上。”Aoki总结了他的团队的成就。

虽然这些结果已经令人印象深刻，但新技术开启了在该光频段捕获比以往更多细节的可能性。

神户大学的研究人员解释说：“通过科学的气球载实验，我们可以尝试为天体物理学的许多领域做出贡献，特别是为‘多信使天文学’开辟伽马射线望远镜，其中同时测量相同的物体需要通过不同技术捕获事件。基于2018年气球实验的成功生成这些数据，我们将在未来的气球飞行中扩大观测区域和时间，并期待伽马射线天文学领域的科学突破”。