Teleskopy polsko-szwajcarsko-czeskiego projektu SST-1M rejestrują pierwsze dane w Obserwatorium w Ondřejovie
28 lutego 2022
Teleskop SST-1M w trakcie obserwacji prowadzonych w Obserwatorium w Ondřejovie.
W środę 23 lutego 2022 r. podczas testów na terenie obserwatorium w Instytucie Astronomicznym Czeskiej Akademii Nauk w Ondřejovie jeden z dwóch teleskopów Czerenkowa SST-1M (rys. 1) zarejestrował pierwsze zdarzenia - błyski promieniowania Czerenkowa pochodzące z pęków atmosferycznych generowanych przez cząstki promieniowania kosmicznego i fotony promieniowania gamma.
Teleskopy SST-1M mają za zadanie rejestrację promieniowanie gamma 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 (rys. 2), ale także zapis pojedynczych cząstek z takich pęków, w szczególności mionów widocznych w kamerze jako tzw. „pierścienie mionowe” (rys. 3), które są wyraźną sygnaturą hadronowego pochodzenia pęku.
Dwa teleskopy SST-1M (ang. Single-mirror Small-sized Telescope) są obecnie montowane w Obserwatorium w Ondřejovie. Ten typ teleskopu został pierwotnie pomyślany jako prototyp dla 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 (rys. 4). Następnie dwa teleskopy SST-1M rozpoczną wspólne działanie w trybie stereoskopowym. Lokalizacja w Obserwatorium w Ondřejovie oferuje znacznie lepsze warunki do obserwacji astronomicznych niż stanowisko testowe w Krakowie. Celem instalacji jest stopniowa optymalizacja właściwości 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 badacze z wielu instytucji w Polsce, Czechach, 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. Polskim zespołem kieruje 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. Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie zaprojektowało aktuatory do zwierciadeł i dostarczyło ich kompletny zestaw do jednego z 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 kamery, 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 do astronomii promieniowania gamma.
Projektowaniem, budową i testowaniem teleskopów SST-1M w IFJ PAN oraz ich montażem w Obserwatorium w Ondřejovie zajmowali się inżynierowie, technicy i naukowcy z Zakładu Astrofizyki Promieniowania Gamma (NZ12) oraz Działu Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej (DAI) – rys. 5. Wszystkim osobom zaangażowanym w te prace składamy serdeczne podziękowania.
Kontakt:
prof. dr hab. Jacek Niemiec
Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk
tel.: +48 12 662 8035
email: jacek.niemiec@ifj.edu.pl
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”.
Materiały graficzne:
Rys. 1. Teleskop SST-1M w trakcie obserwacji prowadzonych w Obserwatorium w Ondřejovie.
Rys. 2. Obraz poświaty Czerenkowa pęku atmosferycznego w kamerze teleskopu SST-1M, zainicjowanego przez promień gamma. Obraz ma typowo wydłużony kształt, którego wskazuje na pozycję źródła.
Rys. 3. Obraz mionu w kształcie charakterystycznego pierścienia zarejestrowany w kamerze tele-skopu SST-1M.
Rys. 4. Drugi teleskop SST-1M zainstalowany w Obserwatorium w Ondřejovie. Wkrótce teleskop zostanie zaopatrzony w kamerę, co umożliwi prowadzenie obserwacji w trybie stereoskopowym przy użyciu dwóch teleskopów sprzężonych w mini sieć.
Rys. 5. Zespół z Krakowa oraz z Czech podczas montażu pierwszego teleskopu SST-1M w sierpniu 2021 r.