Center za astrofiziko in kozmologijo

Polje Teleskopov Čerenkova (CTA)


Raziskave kozmičnih gama žarkov visokih energij (VHE) v energijskem območju GeV-TeV so najpomembnejši izvor informacij o netermalni sliki vesolja, saj fotoni v tem energijskem območju po predvidevanjih nastajajo kot sekundarni produkti pospeševanja kozmičnih žarkov ekstremnih energij (UHECR) in pri njihovih neelastičnih interakcijah s snovjo med razširjanjem. V nasprotju z nabitimi kozmičnimi žarki, galaktična in medgalaktična magnetna polja gama žarkov ne odklanjajo, kar nam omogoča njihovo sledenje do mesta nastanka. Zaradi močne povezave pojavov VHE in UHECR nam raziskave na področju VHE astronomije prinašajo dodatne odgovore na odprta vprašanja pri raziskavah UHECR in so naravno nadaljevanje in nadgradnja neposrednega iskanja njihovih izvorov.


Fluks VHE gama žarkov strmo pada z energijo, kar zaradi njihove redkosti onemogoča njihovo opazovanje z relativno majhnimi satelitskimi detektorji, kot je Fermi-LAT. Zaznavamo jih lahko z uporabo atmosfere kot detektoskega medija, pri čemer izkoristimo pojav bliskov Čerenkove svetlobe, nastalih pri atmosferskih plazovih sekundarnih delcev, ki so posledica interakcij primarnih gama žarkov z atomskimi jedri plinov v atmosferi. Šibke svetlobne bliske zaznamo z obširnimi polji vzorčevalnih Čerenkovih teleskopov (IACTs), ki z sistemom zrcal zbirajo Čerenkovo svetlobo in jo usmerjajo na površino kamere znortaj vsakega teleskopa, ki je sestavljena iz fotopomnoževalk. V zadnjem desetletju so eksperimenti, ki temeljijo na uporabi IACTs – H.E.S.S., MAGIC in VERITAS, tako v naši kot v drugih galaksijah odkrili veliko število pojavov, ki oddajajo VHE gama žarke in s tem utrdili astronomijo z VHE gama žarki kot ustaljeno vejo astrofizike.


V Centru za astrofiziko kozmologijo raziskave na tem področju izvajamo v okviru konzorcija Cherenkov Telescope Array (CTA), ki načrtuje izgradnjo naprednega teleskopa za detekcijo VHE gama žarkov (VHE ≥ 20 GeV). CTA bo izgradil dve ločeni polji Čerenkovih teleskopov (eno na severni in eno na južni polobli) in z njima pokril celotno nebo. Vsak teleskop bo imel od trenutno delujočih IACTs za red velikosti večjo občutljivost ter boljšo kotno in energijsko ločljivost. Konzorcij CTA, katerega člani smo, združuje več kot 1200 raziskovalcev iz 29 držav v Evropi, Aziji, Afriki, Avstraliji in obeh Amerikah. Po izbiri lokacije se bo leta 2015 začela petletna faza izgradnje, pri čemer bodo raziskave potekale že leta 2016 dalje na delno dograjenem observatoriju. Omogočile bodo bistven napredek pri razumevanju problemov s področja astrofizike, astrofizike osnovnih delcev in bazične fizike nasploh.


Naša raziskovalna skupina, katere člani smo S. Vorobyev, D. Zavrtanik, S. Stanič, A. Filipčič, M. Zavrtanik, G. Zaharijaš, L. Yang in doktorski študent G. Kukec Mezek, je v letu 2014 v sodelovanju z Univerzo v Vidmu sodelovala pri razvoju SiPM detektorjev za teleskope Čerenkove svetlobe in pri izgradnji vozlišča GRID za potrebe računalniških simulacij. Skupina sodeluje tudi pri ocenah pričakovane občutljivosti prihodnjih observatorijev CTA, kar je tesno povezano z mehanizmom emisij najbolj energijskih gama žarkov in naravi temne snovi.