NASA의 새로운 탐지기는 감마 관측을 향상시킬 수 있습니다

NASA 과학자들은 스마트폰 카메라에서 발견된 것과 유사한 기술을 사용하여 블랙홀 폭발과 폭발하는 별에 대한 더 많은 세부 정보를 밝히기 위해 업그레이드된 센서를 개발하고 있습니다. 동시에 오늘날 사용되는 탐지기보다 전력 소모가 적고 대량 생산이 더 쉽습니다.

연구 천체물리학자인 레지나 카푸토(Regina Caputo) 박사는 “블랙홀이 별을 적극적으로 파괴하거나 중성자별이 폭발하여 매우 높은 에너지의 빛을 생성하는 것을 생각하면 우주에서 가장 극단적인 사건을 보고 있는 것”이라고 말했습니다. "이러한 현상을 관찰하려면 가장 높은 에너지 형태의 빛인 감마선을 살펴봐야 합니다.

Caputo는 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 Goddard 우주 비행 센터에서 AstroPix라는 장비 개발 활동을 이끌고 있습니다. 아직 개발 및 테스트 중인 AstroPix의 실리콘 픽셀 센서는 스마트폰 카메라를 매우 작게 만들 수 있는 반도체 센서를 연상시킵니다.

"감마선은 들어오는 입자가 탐지기와 상호 작용하는 방식 때문에 측정하기가 매우 까다롭습니다."라고 Caputo와 함께 일하는 NASA 박사후 과정 연구원인 Amanda Steinhebel 박사는 말했습니다.

감마선은 자외선이나 X선보다 에너지가 더 강한 빛의 파장이며, 그 광자는 파동보다는 입자처럼 행동합니다. Steinhebel은 "가시광선과 같은 센서에 의해 흡수되는 것이 아니라 감마선이 사방으로 반사된다"고 말했습니다.

감마선 폭발은 우주에서 가장 빛나는 폭발이다. 천문학자들은 이 애니메이션에서 볼 수 있듯이 거대한 별의 핵이 핵연료를 다 써버리고 자체 무게로 붕괴하여 블랙홀을 형성할 때 가장 많이 발생한다고 생각합니다. 그런 다음 블랙홀은 붕괴하는 별을 거의 빛의 속도로 뚫는 입자 제트를 구동합니다. 이 제트는 별을 관통하여 X선과 감마선(자홍색)을 방출하면서 우주로 흘러 들어갑니다. 그런 다음 그들은 불운한 별 주위의 물질을 파고들어 점차 사라지는 다중 파장 잔광을 생성합니다. 이 제트기 중 하나를 정면으로 가까이 볼수록 더 밝게 보입니다. 출처: NASA의 고다드 우주 비행 센터

2008년부터 감마선 하늘을 연구해 온 NASA의 페르미 감마선 우주망원경은 띠 모양의 센서 타워를 이용해 주기구의 '바운스' 문제를 해결했다. 이 테이블 크기의 큐브인 페르미의 대면적 망원경은 임무가 시작되었을 때 그 자체로 획기적인 기술이었습니다.

각 스트립은 감마선 충격을 단일 차원으로 매핑하는 반면, 서로 수직으로 배치된 스트립 레이어는 두 번째 차원을 기록합니다. 감마선은 여러 층을 통해 일련의 에너지 공격을 생성하여 소스를 가리키는 지도를 제공합니다.

골프 가방 크기 정도의 AstroPix 센서를 사용하는 우주 망원경 장비에는 페르미 스트립 검출기 기술의 절반에 해당하는 레이어가 필요하다고 Caputo는 말했습니다.

Steinhebel은 "입자가 상호 작용하는 위치를 정확히 파악하는 것이 더 쉽습니다. 왜냐하면 상호 작용한 그리드의 지점을 식별하기 때문입니다. 그런 다음 여러 레이어를 사용하여 입자가 통과한 경로를 문자 그대로 추적합니다."라고 말했습니다.

AstroPix는 현재 기술보다 낮은 에너지 감마선을 기록할 수 있다고 Steinhebel은 설명했습니다. 왜냐하면 이러한 광자는 스트립 감지기의 여러 층을 통해 필터링을 통해 손실되는 경향이 있기 때문입니다. 그들을 포착하면 단명하고 활발한 사건 중에 무슨 일이 일어나는지에 대한 더 많은 정보를 제공할 수 있습니다. "이러한 저에너지 감마선은 피크 버스트 밝기 동안 가장 일반적입니다"라고 그녀는 설명했습니다.

Caputo는 픽셀 감지기가 작동하는 데 더 적은 전력을 소비하며 이는 전력 사용을 계획하는 향후 임무의 주요 장점이라고 말했습니다.

픽셀화된 실리콘 탐지기는 입자 가속기 실험에서 입증되었으며 휴대폰과 디지털 카메라에 대한 일반적인 사용과 대량 생산으로 인해 획득하기가 더 쉽고 저렴하다고 그녀는 말했습니다.

Steinhebel은 수년에 걸쳐 다양한 프로토타입을 개발하고 AstroPix가 감마선 빛의 정확한 플롯을 생성하는 것을 보는 것은 신나고 매우 만족스러웠다고 말했습니다.