利用世界上最大的伽馬射線天文臺將觀星推向極限

為了發(fā)現(xiàn)爆炸恒星或黑洞的秘密，科學(xué)家們一直關(guān)注它們發(fā)射的伽馬射線。然而，伽馬射線不會穿過地球大氣層，因此難以研究。為了找到伽馬射線產(chǎn)生的高能過程，科學(xué)家們一直在觀察這些射線撞擊大氣時產(chǎn)生的二次粒子的級聯(lián)。在發(fā)現(xiàn)它們的俄羅斯物理學(xué)家之后，級聯(lián) - 產(chǎn)生藍(lán)色閃光稱為Cherenkov光 - 僅持續(xù)幾十億分之一秒，肉眼看不到。更重要的是，它們非常罕見，每年每平方米(對于明亮的光源)或每個世紀(jì)(對于微弱的光源)產(chǎn)生一個伽馬射線光子。

為了提高其在31個國家捕捉到這些級聯(lián)，1名420研究員財團(tuán)來自200多個機(jī)構(gòu)的機(jī)會正在開發(fā)一種基于地面的伽瑪射線天文臺稱為切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列(CTA)。該觀測站也得到了兩個歐盟資助項目CTA-PP和CTA-DEV的支持，預(yù)計將成為世界上最大的地面伽馬射線探測設(shè)施。

該望遠(yuǎn)鏡陣列將在更高的能量分辨率比以往任何時候觀察天空。根據(jù)該項目網(wǎng)站，它還將具有“前所未有的準(zhǔn)確度，并且比現(xiàn)有儀器靈敏10倍。” 這將使其能夠追蹤超新星和大黑洞發(fā)出的伽馬輻射，其精度遠(yuǎn)高于目前的伽馬射線探測器。

天文臺的特色

CTA將包括118個望遠(yuǎn)鏡，分布在兩個地點之間：南半球的智利帕拉納爾和北半球的西班牙拉帕爾馬島。它將用于探索宇宙中最極端的現(xiàn)象，并深入了解高能粒子在宇宙系統(tǒng)演化中的作用。為此，項目團(tuán)隊將部署三類望遠(yuǎn)鏡 - 小型，中型和大型 - 以識別20 GeV至300 TeV能量范圍內(nèi)的伽馬射線。將在南半球和北半球安裝40個中型和8個大型望遠(yuǎn)鏡。該項目的70個小型望遠(yuǎn)鏡對高能伽馬射線最敏感，只能在南部地區(qū)使用。

為CTA項目開發(fā)的原型Schwarzschild-Couder望遠(yuǎn)鏡(SCT)在其就職典禮后不到一周的時間內(nèi)于1月23日發(fā)現(xiàn)了它的第一個Cherenkov燈。雙鏡面中型望遠(yuǎn)鏡將覆蓋80 GeV至50 TeV的能量范圍。“這是伽馬射線望遠(yuǎn)鏡歷史上的第一次，SCT設(shè)計有望將CTA性能提升到技術(shù)的理論極限，”CTA項目合作伙伴加州大學(xué)圣克魯茲分校的David Williams教授解釋道。今年早些時候在項目網(wǎng)站上發(fā)布的公告。

什么樣的未來?

雖然CTA-DEV(切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列：基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)和實施開始)和CTA-PP(切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列準(zhǔn)備階段(CTA-PP))都得出結(jié)論，但天文臺才剛剛開始其令人興奮的發(fā)現(xiàn)之旅。第一批預(yù)生產(chǎn)望遠(yuǎn)鏡將于2020年安裝，天文臺將于2022年開始運行。該天文臺將成為世界上天文學(xué)家和粒子物理學(xué)家開放天文數(shù)據(jù)的首批天文臺，到2025年完成。