Center za astrofiziko in kozmologijo

Instrumentacija

Kozmični žarki gama zelo visokih energij (VHE, E ≥ 20 GeV) nosijo pomembne in edinstvene informacije o najbolj energijskih astrofizikalnih pojavih v vesolju. Najobčutljivejši eksperimentalni pristop v astronomiji VHE gama žarkov temelji na hkratnem zaznavanju bliskov Čerenkove svetlobe, induciranih s plazovi sekundarnih delcev, ki so nastali pri interakcijah VHE gama žarkov z atomskimi jedri atmosferskih plinov. Bliske opazujemo z več teleskopi hkrati (s poljem Čerenkovih teleskopov oziroma IACT) in iz pridobljenih slik rekonstruiramo lastnosti primarnih VHE gama žarkov. Leta 2022 se bo v obliki evropskega konzorcija za raziskovalno infrastrukturo (CTAO ERIC) pričela izgradnja novega polja Čerenkovih teleskopov, observatorija Cherenkov Telescope Array (CTAO), ki bo imel vsaj za en red velikosti boljšo občutljivost in večji energijski obseg od dosedanjih instrumentov za detekcijo VHE fotonov. Ustanovni član CTAO ERIC bo tudi Slovenija. CTA bo predvidoma omogočil odkritje več kot 1000 novih izvorov VHE gama žarkov po celotnem nebu.

Ker je kalorimeter za observatorij CTA atmosfera, je za doseganje načrtovanih performansov observatorija CTA ključnega pomena podrobno razumevanje in neprestani monitoring atmosferskih lastnosti. Razumevanje časovnega razvoja glavnih karakteristik aerosolov, ki imajo najhitrejšo časovno dinamiko, je izjemno zahtevno in zahteva uporabo tehnik daljinskega zaznavanja, kot jih na primer omogoča Ramanski lidar. Laserski pulzi, ki jih lidar oddaja, se sipljejo na molekulah atmosferskih plinov in na aerosolih, detekcija povratno sipane svetlobe pa nam omogoča rekonstrukcijo profilov atmosferskih lastnosti vzdolž izsevane smeri. Za uspešno delovanje observatorija CTA je predviden Ramanski lidar z dosegom do oddaljenosti 30 km. Ker bodo njegove meritve atmosferskih lastnosti omogočile zmanjšanje sistematske napake pri rekonstrukciji lastnosti VHE gama žarkov in povečanje deleža obratovalnega časa observatorija v primerjavi s trenutno obstoječimi IACT, je s tem ključna komponenta observatorija.

CTA-N Raman Lidar Pathfinder je eden izmed dveh prototipov lidarjev za atmosfersko karakterizacijo na severnem observatoriju Cherenkov Telescope Array (CTA), ki je v postopku izgradnje na lokaciji Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) na La Palmi (Kanarski otoki). CTA-N Raman Lidar Pathfinder smo na ORM namestili v februarju 2021 in je trenutno v postopku testiranja in evalvacije, ki bo zagotovil, da ustreza vsem zahtevam CTAO za performanse ramanskega lidarja. Pričakujemo, da bo končna izvedba CTA-N Ramanskega lidarja na observatorio Roques de los Muchachos nameščena do konca leta 2022.

Raziskovalna skupina projekta The CTA-N Raman Lidar Pathfinder ima več kot 20 članov iz treh držav, Španije, Slovenije in Italije.