В Черенковская телескопическая решетка или же CTA это многонациональный всемирный проект по созданию нового поколения наземных гамма-луч инструмент в энергия диапазон простирается от нескольких десятков ГэВ примерно до 300 ТэВ. Он предлагается как открытая обсерватория и будет состоять из двух массивов Визуализация атмосферных черенковских телескопов (IACTs), первый массив в Северное полушарие с упором на изучение внегалактических объектов при минимально возможных энергиях, а второй массив на Южное полушарие, который должен охватывать весь энергетический диапазон и сосредоточиться на галактических источниках. Физическая программа CTA выходит за рамки астрофизики высоких энергий в космология и фундаментальная физика. [1]
Основываясь на технологии наземных детекторов гамма-излучения текущего поколения (МАГИЯ, HESS, и ВЕРИТАС), CTA будет в десять раз более чувствительным и будет иметь беспрецедентную точность в обнаружении высокоэнергетических гамма-лучей. Современные массивы гамма-телескопов вмещают до пяти отдельных телескопов, но CTA предназначен для обнаружения гамма-лучей на большей площади и более широком диапазоне обзора с более чем 100 телескопами, расположенными в северном и южном полушариях. Для охвата всего диапазона энергий CTA (от 20 ГэВ до 300 ТэВ) требуются телескопы по крайней мере трех классов: большой телескоп (LST), телескоп среднего размера (MST) и телескоп малого размера (SST). [2]
Проект создания CTA находится на продвинутой стадии: существуют прототипы для всех предлагаемых конструкций телескопов, и в настоящее время ведется значительная характеристика объекта и подготовка. Межправительственное соглашение о строительстве и последующей эксплуатации обсерватории с Европейским консорциумом исследовательской инфраструктуры (ERIC) находится в стадии подготовки, и ожидается, что финансовый порог будет достигнут в 2019 году. [3]
Проект получил статус ориентира на дорожной карте Европейского стратегического форума по исследовательским инфраструктурам (ESFRI) и находится на дорожных картах Европейской сети астрономических физиков. АСПЕРА и Европейская астрофизическая сеть АСТРОНЕТ.
Стоимость базового проектирования проекта оценивается в 300 миллионов евро (350 миллионов долларов США). [4]
Сеть должна начать принимать данные в 2022 году. [5]
Содержание
Члены консорциума CTA и акционеры CTAO
Обсерватория CTA gGmbH (CTAO gGmbH) является юридическим лицом для CTA при подготовке к реализации Обсерватории CTA. CTAO gGmbH работает в тесном сотрудничестве с Консорциумом CTA. CTAO управляется Советом CTA, в который входят акционеры из 11 стран (Австралия, Австрия, Чехия, Франция, Германия, Италия, Япония, Словения, Испания, Швейцария, Великобритания) и ассоциированные члены из двух стран (Нидерланды и Южная Африка). [7]
Массив сайтов
Сайт CTA в северном полушарии расположен на территории существующей обсерватории IAC Роке-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма, пятом по величине острове Канарских островов. На высоте 2200 метров, расположенной на плато у края потухшего вулканического кратера, в настоящее время здесь находится действующая гамма-обсерватория. Основные атмосферные гамма-изображения Черенков (MAGIC) телескопы, а также широкий спектр оптических телескопов различных размеров. [12]
Наука
CTA будет смотреть на небо в фотонах с более высокой энергией, чем когда-либо ранее. Фактически, ускорители космических частиц могут достигать энергии, недоступной для искусственных ускорителей, таких как Большой адронный коллайдер. Уникальные возможности CTA помогут нам ответить на некоторые из самых сложных вопросов астрофизики. CTA будет стремиться понять влияние частиц высоких энергий на эволюцию космических систем и получить представление о самых экстремальных и необычных явлениях во Вселенной. CTA будет искать уничтожающие темная материя частиц и отклонения от теории Эйнштейна специальная теория относительности и даже провести перепись ускорение частиц во Вселенной. [14]
CTA будет искать ответы на вопросы в области астрофизики и за ее пределами. Эти вопросы относятся к трем основным темам исследования: понимание происхождения и роли релятивистских космических частиц, исследование экстремальных условий окружающей среды, исследование границ в физике. Чтобы обратиться к этим темам, CTA будет соблюдать следующие ключевые цели: Галактический Центр, Большое Магелланово Облако, Галактическая плоскость, скопления галактик, певатроны космических лучей, системы звездообразования, Активные ядра галактик, Переходные явления. [15]
Доступ
В отличие от существующих инструментов, CTA будет работать как открытая обсерватория, управляемая предложениями. Наблюдения будут проводиться операторами обсерваторий, затем данные будут откалиброваны, сокращены и вместе с инструментами анализа будут доступны для главный следователь в формате данных FITS. По истечении закрытого периода данные будут доступны в открытом доступе через архив данных CTA. [16]
Exploring the Universe at the Highest Energies
Featured Video
The CTAO is releasing a series of videos about the science, technology, sites and people of CTA. The third film in the series, CTA-South Site Manager, Volker Heinz, will introduce you to the southern array site, which is located in the Atacama Desert of northern Chile. Subscribe to our YouTube channel to keep up-to-date on the latest episodes by clicking the button below!
About
The Cherenkov Telescope Array (CTA) is the next generation ground-based observatory for gamma-ray astronomy at very-high energies. With more than 100 telescopes located in the northern and southern hemispheres, CTA will be the world’s largest and most sensitive high-energy gamma-ray observatory.
Science
CTA’s unique capabilities will help to address some of the most perplexing questions in astrophysics, seeking to understand the origin and role of relativistic cosmic particles, probe extreme environments and explore physics frontiers.
Project
The project is well advanced – working prototypes exist for all the telescope designs and significant site characterization has been undertaken. CTA will build on the technology of current ground-based detectors, utilizing three classes of telescopes to cover CTA’s energy range. Construction is expected to begin in 2021.
Picture of the Month
Latest News
“CTA Observatory: Connecting Minds Worldwide to Unravel the Mysteries of the Extreme Universe” at the Expo 2020 Dubai
The CTAO Barcelona Raman Lidar Pathfinder detects the volcano dust plume at La Palma
Status of the CTAO-North site and LST-1 after Volcanic Eruption at La Palma (Spain)
The Board of Governmental Representatives Approves the CTAO’s Cost Book and Scientific & Technical Description
The Schwarzschild-Couder Telescope (SCT) is a dual-mirrored version of the MST and is proposed as an alternative type of medium-sized telescope. The two-mirrored optical system is designed to better focus the light for greater imaging detail and improved detection of faint sources.
Read More
The Medium-Sized Telescopes (MSTs) will be CTA’s «workhorse,» with sensitivity in the core energy range of CTA, from about 100 GeV to 10 TeV. Its large field of view of 7-8 degrees will enable the MST to take rapid surveys of the gamma-ray sky. The planned baseline for CTA includes 40 MSTs – 25 in the southern hemisphere and 15 in the northern hemisphere.
Read More
The Small-Sized Telescopes (SSTs) will cover the high end of the CTA energy range, between a few TeV and 300 TeV. The SSTs will outnumber all the other telescopes and will be spread out over several square kilometers in the southern hemisphere array.
Read More
The Large-Sized Telescopes (LSTs) will be arranged at the centre of both the northern and southern hemisphere arrays to cover the unique low energy sensitivity of CTA between 20 and 200 GeV. The entire structure will weigh 100 tonnes but will be extremely nimble, with the goal to be able to rapidly slew toward targets within 20 seconds.
Read More
Детектор самого крупного гамма-телескопа увидел первый свет
Фотография: Akira Okumura
Телескоп-прототип, разработанный для Массива Черенковсих Телескопов (CTA), будущего крупнейшего в мире гамма-телескопа, увидел первый свет черенковского излучения. Тестирование проводилось в Парижской обсерватории в Мёдоне. Об этом сообщает пресс-релиз организации, обслуживающей CTA.
Ученые приступили к тестовым наблюдениям вечером 26 ноября. Первую вспышку детектор телескопа зафиксировал уже через 20 секунд после начала. Следом за ней в течение 5 минут были зафиксированы еще 12 событий. Исследователи классифицируют их как ливни от космических частиц, попавших в атмосферу Земли.
Изображение, фиксируемое 2048-пиксельным детектором, представляет собой карту максимальных интенсивностей излучения, попавших в соответствующий пиксель. Для получения одного такого снимка, устройство делало 100 замеров. С помощью таких изображений астрономы получат информацию о том, откуда прилетела вызвавшая свечение атмосферы частица, а также какова была ее энергия.
Испытанный прототип будет собирать данные о наиболее высокоэнергетичных частицах с энергиями от 1 до 300 тераэлектронвольт. Для того, чтобы успеть зафиксировать короткую вспышку черенковского излучения, детектор должен быть способен получать изображения со скоростью порядка миллиарда кадров в секунду. При этом, его чувствительность позволяет фиксировать даже единичные фотоны.
Массив Черенковских Телескопов (CTA, Cherenkov Telescope Array) станет самым большим и чувствительным гамма-телескопом в мире. Он будет размещен в северном и южном полушарии, обеспечивая охват большой площади неба. Планируется установить около двадцати телескопов на Канарских островах и около ста — в пустыне Атакама.
Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова
События
Первый атмосферный черенковский гамма-телескоп обсерватории TAIGA
1 декабря было получено первое изображение широкого атмосферного ливня (ШАЛ) в камере черенковского телескопа (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope) обсерватории TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy), расположенной в Тункинской долине республики Бурятия.
TAIGA – это международный проект. В создании обсерватории и проведении исследований, кроме Российских институтов (НИИЯФ МГУ, НИИПФ ИГУ, ОИЯИ, МИФИ, ИЯИ РАН, ИЗМИРАН, НГУ), принимают участие исследователи из Германии и Италии.
По случаю пуска первого черенковского телескопа руководитель проекта c российской стороны Кузьмичёв Леонид Александрович дал интервью.
Леонид Александрович рассказал, чем отличается проект TAIGA от всех других работающих и проектирумых гамма-обсерваторий, и почему реализуемый подход можно считать новым в гамма-астрономии сверхвысоких энергий: «Телескоп широкоугольный, его угол обзора достаточно большой для черенковских телескопов и составляет 10° × 10°, поэтому можно регистрировать ШАЛы с больших расстояний и получать от них «изображения» с положением оси до 500 м от телескопа. Наша камера включает более 500 ФЭУ.
На пяти квадратных километрах будет размещаться до 500 станций TAIGA HiSCORE, а также детекторы мюонов, и всё это будет составлять гамма-обсерваторию TAIGA. Надеюсь, что всё это будет готово в ближайшие 5-6 лет, конечно при условии адекватного финансирования. Первый телескоп с нуля был сделан за два года, но дальше всё пойдёт быстрее».
Самый большой в мире черенковский телескоп впервые заглянул в космос
Громадный черенковский телескоп H.E.S.S. II поможет изучить самые разрушительные космические явления
В Намибии заработал крупнейший в мире черенковский телескоп H.E.S.S. II. Он предназначен для изучения самых экстремальных космических явлений, связанных с выбросами высокоэнергетического гамма-излучения и является крупнейшим черенковским телескопом из когда-либо построенных.
Справка «МК»
Черенковское излучение (или излучение Вавилова-Черенкова) возникает при движении заряженной частицы в прозрачной среде со скоростью v большей скорости света в этой среде, т.е. при v > c/n, где с – скорость света в вакууме, а n – показатель преломления среды. Это излучение было открыто в 1934 г. П.А. Черенковым и объяснено в 1937 г. И.Е. Таммом и И.М. Франком. Все трое за это открытие удостоены Нобелевской премии в 1958 г., информирует nuclphys.sinp.msu.ru
Вместе с четырьмя меньшими 12-метровыми телескопами, уже находящимися в эксплуатации с 2004 года, обсерватория H.E.S.S. продолжит изучение известных высокоэнергетических космических источников, а также займется поиском новых классов источников гамма-излучения.
Гамма-лучи, которые выбрасываются естественными космическими ускорителями частиц, такими, как сверхмассивные черные дыры, сверхновые звезды, пульсары, двойные звезды и артефакты Большого Взрыва, имеют колоссальную энергию. Ни один из существующих земных ускорителей частиц не способен достичь таких энергий, однако астрономы могут наблюдать данный «космический ураган» с помощью черенковских телескопов.
Когда гамма-лучи взаимодействуют с верхними слоями атмосферы, они порождают целый каскад вторичных частиц, которые можно увидеть с помощью эффекта Черенкова – по слабым вспышкам голубого света. Эти слабые вспышки происходят очень быстро, за миллиардные доли секунды, однако высокотехнологичная камера H.E.S.S. II способна их регистрировать.
Фотокамера H.E.S.S. II, размером с дверь от гаража и весом почти 3 тонны, расположена на высоте 36 м в фокальной плоскости главного зеркала. Несмотря на свои огромные размеры, новый телескоп поворачивается вдвое быстрее, чем его меньшие собратья, что позволяет оперативно наводиться на быстро проходящие космические явления.
В строительстве обсерватории в течение почти 10 лет принимали участие более 170 ученых из 32 научных институтов и 12 различных стран: Намибии, Южной Африки, Германии, Франции, Великобритании, Ирландии, Австрии, Польши, Чехии и Швеции.