Astronomiczny Obiekt Miesiąca: Kwiecień 2022

< poprzedni Archiwum następny >

Pierwsze światło teleskopu Czerenkowa SST-1M w Ondřejovie

W środę 23 lutego 2022 roku podczas testów na terenie obserwatorium w Instytucie Astronomicznym Czeskiej Akademii Nauk w Ondřejovie jeden z dwóch teleskopów Czerenkowa SST-1M zarejestrował pierwsze zdarzenia – błyski promieniowania Czerenkowa pochodzące z pęków atmosferycznych generowanych przez cząstki promieniowania kosmicznego i fotony promieniowania gamma.

Zadaniem teleskopów SST-1M jest rejestracja promieniowania gamma pochodzącego z kosmicznych źródeł wysokich energii, znajdujących się zarówno w naszej Galaktyce, jak i poza nią. We wspomnianej pierwszej obserwacji zarejestrowano dane z kilku kierunków na niebie, w tym z otoczenia Mgławicy Krab. Dane obejmują nie tylko rejestrację błysków pęków atmosferycznych złożonych z wielu cząstek wtórnych powstałych podczas oddziaływań wysokoenergetycznych cząstek i fotonów w atmosferze, ale i zapis pojedynczych cząstek z takich pęków, a w szczególności mionów widocznych w kamerze jako tzw. pierścienie mionowe (Ilustracja 3), które są wyraźną sygnaturą hadronowego (pochodzącego od protonów i jąder atomowych) pochodzenia pęku.

Dwa teleskopy SST-1M (Single-mirror Small-sized Telescope) są obecnie montowane w Obserwatorium w Ondřejovie. Ten typ teleskopu został pierwotnie pomyślany jako prototyp całej klasy małych teleskopów dla projektu Cherenkov Telescope Array (CTA). SST-1M zostały pierwotnie ustawione i przetestowane na stanowisku badawczym w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. W 2021 roku struktury teleskopów zostały przetransportowane i zainstalowane w Ondřejovie. Pierwszy teleskop jest już kompletny i przechodzi obecnie fazę uruchomienia, która obejmuje też zbieranie pierwszych danych. Drugi teleskop zostanie wyposażony w kamerę za około miesiąc. Następnie dwa teleskopy SST-1M rozpoczną wspólne działanie w trybie stereoskopowym. Lokalizacja Obserwatorium w Ondřejovie oferuje znacznie lepsze warunki do testowych obserwacji astronomicznych niż stanowisko testowe w Krakowie.

Celem instalacji jest optymalizacja działania całego systemu, obserwacja źródeł kosmicznego promieniowania gamma o energiach w zakresie do wielu TeV, a następnie umieszczenie w pełni przetestowanych teleskopów w optymalnej lokalizacji (na większej wysokości nad poziomem morza i o lepszych warunkach pogodowych) w ramach wybranego obserwatorium międzynarodowego.

W skład zespołu projektu SST-1M, koordynowanego przez Uniwersytet Genewski, wchodzą liczni badacze z Polski, Czech, Szwajcarii i Ukrainy. Odpowiedzialność za układ optyczny teleskopów spoczywa na czeskim partnerze (Joint Laboratory of Optics of the Institute of Physics CAS i Palacky University Olomouc). Mini-sieć SST-1M jest zbudowana na terenie Instytutu Astronomicznego CAS, który zapewnia wsparcie przy budowie i eksploatacji teleskopów. Liderem polskiego zespołu jest Instytut Fizyki Jądrowej PAN, gdzie zaprojektowano, zbudowano i przetestowano strukturę mechaniczną teleskopu wraz z układem sterowania. Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie było odpowiedzialne za systemy pozycjonowania teleskopu i justowania zwierciadeł, a także serwery i oprogramowanie kamer i teleskopów. Uniwersytet Jagielloński i Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie opracowały i brały udział w budowie w pełni cyfrowej elektroniki kamery, która digitalizuje sygnały ze wszystkich 2049 pikseli – pomimo ich krótkiego czasu trwania, wynoszącego zaledwie kilka nanosekund, oraz utrudniającego pomiary wysokiego poziomu tła nocnego nieba. Strona polska przekazała też znaczne środki na budowę niezbędnej infrastruktury w Ondřejovie. Szwajcarscy partnerzy z Uniwersytetu Genewskiego zaprojektowali i zbudowali mechaniczne części kamery oraz unikalny system rejestracji światła Czerenkowa oparty na nowej technologii wykorzystującej fotopowielacze krzemowe (SiPM), dopiero niedawno wdrożone w astronomii promieniowania gamma.

Na UJ projekt jest realizowany w Obserwatorium Astronomicznym, gdzie pod kierunkiem mgr. inż. Krzysztofa Ziętary w Laboratorium Elektronicznym CTA prowadzone są prace nad optymalizacją działania elektroniki kamery, a w Zakładzie Astrofizyki Wysokich Energii przygotowuje się projekty naukowe do realizacji w ramach SST-1M.





Opisane wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Wysokich Energii Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Środki finansowe umożliwiające realizację projektu zostały przyznane przez Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego decyzją nr DIR/WK/2017/12 dotyczącą finansowania kosztów wkładu krajowego wnoszonego na rzecz udziału we wspólnym międzynarodowym programie pn.: „Demonstrator technologii dla mini-sieci małych teleskopów Czerenkowa dla projektu CTA”. Program jest koordynowany przez Instytut Fizyki Jądrowej PAN w imieniu „Polskiego Konsorcjum Projektu Cherenkov Telescope Array”.


Kontakt:

Prof. dr hab. Jacek Niemiec Instytut Fizyki Jądrowej PAN Jacek.Niemiec [at] ifj.edu.pl

Prof. dr hab. Michał Ostrowski Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego M.Ostrowski [at] oa.uj.edu.pl