Первый в своем роде телескоп для гамма-астрономии

Глобальный проект «Черенковский телескопический массив» направлен на создание крупнейшей в мире и самой чувствительной наземной обсерватории гамма-излучения со 118 телескопами в северном и южном полушариях.

Рабочей лошадкой массива будет телескоп среднего размера, чей прототип телескопа Шварцшильда-Кудера был широко разработан в Соединенных Штатах, и UCLA начала и возглавила работу. Прототип, известный как pSCT, был представлен 17 января в обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла в южной Аризоне, недалеко от Тусона.

Превосходство в 10 раз

Когда он заработает, массив черенковских телескопов будет работать как интегрированная система телескопов в Паранале, Чили и Ла-Пальма, Испания. Используя телескопы трех размеров, исследователи, использующие решетку, смогут изучать гамма-лучи в небе с чувствительностью, в 10 раз превышающей достигнутую в настоящее время. Это поможет решить некоторые из наиболее важных и сложных вопросов в астрофизике очень высоких энергий.

«Оптическая система для телескопа Шварцшильда-Кудера была впервые предложена немецким физиком и астрономом Карлом Шварцшильдом в 1905 году, но ее стало возможно создать в 2006 году с достижениями в области исследований и технологий», - сказал Владимир Васильев, профессор физики и астрономии в Калифорнийском университете. С 2012 года Васильев является главным исследователем этого финансируемого Национальным научным фондом проекта по созданию нового телескопа мирового класса для наземной гамма-астрономии.

Ученые надеются, что Черенковский телескоп обеспечит понимание экстремальных условий во Вселенной, таких как струи высокой энергии, исходящие из черных дыр в центрах активных галактик, взрывы сверхновых и, возможно, самоуничтожение слабо взаимодействующей темной материи в Центр галактики. С тех пор, как проект был запущен более десяти лет назад, ученые UCLA внесли значительный вклад в разработку как научного обоснования создания ряда черенковских телескопов, так и приборов обсерватории.

«Телескоп Шварцшильда-Кудера разработан для улучшения способности массива изучать источники гамма-излучения, более эффективно проводить съемки неба для их обнаружения и быстро реагировать на последующие наблюдения, инициированные «обсерваториями с несколькими мессенджерами», такими как детекторы нейтрино и гравитационных волн», - сказал Васильев.

Мультимессенджер означает, что ученые используют все три устойчивые нейтральные элементарные частицы: фотоны, гравитоны и нейтрино, чтобы узнать о Вселенной. Васильев надеется, что телескопы Schwarzschild-Couder станут частью хотя бы одного из двух массивов в Чили или Испании.

Наша цель

«Наша основная цель в рамках проекта-прототипа SCT состоит в том, чтобы продемонстрировать эффективность этого оригинального и инновационного инструмента в ближайшие два-три года, и, если теоретические ожидания в значительной степени будут подтверждены, мы планируем представить предложение в NSF для создания 10 телескопов», - сказал Васильев.

«Сложная двухзеркальная оптическая система Schwarzschild-Couder улучшает конструкции с одним зеркалом, традиционно используемые в телескопах с гамма-излучением, за счет значительного повышения качества изображений в большой области неба диаметром 8 градусов и возможности использования», - утверждает Васильев о компактных, высокоэффективных фотодатчиках в камере телескопа.

Первичное зеркало диаметром 9,7 метра и вторичное зеркало диаметром 5,4 метра состоят из 48 и 24 зеркальных панелей. Интеграция и калибровка зеркальных панелей проводилась в UCLA перед установкой. «Проект pSCT не был бы реализован без ресурсов совместного финансирования, предоставленных деканом по физическим наукам Мигелем Гарсия-Гарибаем, бывший декан Джозеф Рудник, Роберто Печчеи - бывший вице-канцлер UCLA по исследованиям, отдел физики и астрономии, а также критическая поддержка со стороны Института ядерной астрофизики и космологии в Калифорнии и, в частности, его директора Бернарда Садоулета », - сказал Васильев.

«Черенковский телескоп Array» является наиболее приоритетным направлением в области астрофизики во многих странах. Более 1400 ученых и инженеров из 31 страны принимают участие в разработке технологии CTA, которая станет первой наземной гамма-астрономической обсерваторией, открытой для всемирного сообщества астрономов и физиков элементарных частиц.

Работу полного CTA планируется начать в 2026 году, в то время как наблюдения с частично развернутыми изображениями массивов атмосферных телескопов могут начаться уже в 2024 году. «Я горжусь тем, что после всей этой работы и многолетних усилий проект pSCT достиг этой стадии. Я благодарен многим ученым из 30 учреждений США, Италии, Германии, Японии и Мексики, которые внесли свой вклад», - сказал Васильев.