氣球攜帶著一疊對放射性敏感的薄餅狀膠片在空中飛行，拍攝出了世界上最精確的中子星伽馬射線束照片。這項創舉是由神戶大學的研究人員完成的，他們將最早的放射性輻射探測技術與先進的數據採集技術和創新的時間記錄裝置相結合。

一張薄餅可以捕捉到吸管插入的位置，但要記錄吸管的方向則需要一整疊薄餅。同樣，神戶大學的研究人員可以用氣球上的一疊放射性感應膠片精確地拍攝到發射伽馬射線的脈衝星（天空中的燈塔）。為了能夠確定懸掛的吊船相對於恆星的方位，他們還增加了一個星空照相機和一個對伽馬射線的撞擊進行時間標記的裝置。資料來源：神戶大學

恆星以從紅外線到伽馬射線的全光譜範圍向我們發光。對於每一個波段，都需要不同的感測設備。其中最具挑戰性的是伽馬射線，它因是核分裂的高能量產物而聞名於世，因為它的波長非常短，這意味著它不會像其他形式的光那樣與物質相互作用，因此無法用透鏡偏轉，也無法被標準感測器偵測到。因此，我們在探測來自迷人的恆星物體（如超新星及其殘餘物）的光的能力上存在差距。

載有望遠鏡的吊籃從澳洲愛麗斯泉起飛。圖片來源：GRAINE 合作項目

為了解決這個問題，神戶大學天文物理學家青木茂樹和他的團隊將目光轉向了最早用於探測放射性的材料–感光膠片。青木解釋說：”我們的研究小組一直在關注乳劑膠片在高精度追蹤伽馬射線方面的卓越能力，並提出通過引入一些現代數據捕獲和分析功能，乳劑膠片可以成為一種出色的伽馬射線望遠鏡。”

基於這些膠片的高靈敏度以及從膠片中提取數據的新穎、自動化、高速的過程，物理學家們的想法是將幾張膠片堆疊起來，以準確捕捉伽馬射線撞擊時產生的粒子的軌跡，就像一張薄餅可能會捕捉到你將吸管戳進去的位置，但要記錄吸管的方向則需要一整疊薄餅。

顯影後的乳劑膠片切片。在整個平面上，可以看到伽馬射線撞擊產生的微粒的痕跡，例如微小的灰點。資料來源：GRAINE 合作項目

為了減少大氣乾擾，他們隨後將這堆膠片安裝到一個科學觀測氣球上，將其升至35 至40 公里的高度。然而，由於氣球在風中搖擺和扭曲，”望遠鏡”的方向並不穩定，因此他們增加了一組攝影機，隨時記錄吊船相對於星空的方位。

但這又產生了另一個問題，因為任何用長時間曝光拍攝過照片的人都知道，照相膠片無法記錄時間的流逝，因此無法直接知道伽馬射線撞擊發生的時間。為了克服這個問題，他們讓底層的三層膠片以固定但不同的速度來回移動，就像時鐘的指針一樣。根據這些底層膠片上痕跡的相對錯位，他們就可以計算出撞擊的精確時間，從而將其與攝影機拍攝的畫面聯繫起來。

現在，他們在《天文物理學雜誌》（TheAstrophysical Journal）上發表了這一裝置產生的第一幅圖像。這是迄今為止拍攝到的最精確的船帆座脈衝星影像。船帆座脈衝星是一顆快速旋轉的中子星，它在夜間像燈塔一樣向天空投射出一束伽馬射線。”我們總共捕捉到了幾萬億條軌跡，精確度達到1/10000 毫米。透過添加時間資訊並將其與姿態監測資訊相結合，我們能夠非常精確地確定事件發生的’時間’和’地點’，其解析度是傳統伽馬射線望遠鏡的40 倍以上。

船帆座脈衝星的圖像。影像的解析度比以前高出40 倍以上：左下方的圓圈表示脈衝星的影像散佈，以便與虛線圓圈表示的先前最佳伽馬射線影像（另一個恆星天體）的影像散佈進行比較。資料來源：GRAINE 合作小組

雖然這些結果已經令人印象深刻，但新技術為捕捉這一頻段的光的更多細節提供了可能性。神戶大學的研究人員解釋說：”通過科學氣球實驗，我們可以嘗試為天體物理學的許多領域做出貢獻，特別是將伽馬射線望遠鏡應用於’多信使天文學’，在這種情況下，需要透過不同的技術對捕捉到的相同事件進行同步測量。在2018年氣球實驗成功產生數據的基礎上，我們將在接下來的氣球飛行中擴大觀測區域和時間，並期待在伽馬射線天文學領域取得科學突破。”

編譯來源：ScitechDaily