small pl CAMK logo

Zawartość wpisu

Data utworzena: ,   Data archiwum:

Pierwsze światło SST-1M

Pierwszy zdarzenie zarejestrowane przez teleskop SST-1M

Tuż po północy w piątek, 1 września 2017 r., nasz prototypowy teleskop SST-1M, opracowany w ramach projektu Cherenkov Telescope Array (CTA), zarejestrował pierwsze błyski promieniowania Czerenkowa podczas testów Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie. To znaczące w skali miedzynarodowej osiągnięcie zostało poprzedzone pięcioletnią fazą konstrukcji i budowy poszczególnych podzespołów instrumentu, w tym struktury mechanicznej teleskopu oraz jego nowatorskiej kamery. Teleskopy SST-1M (Single-mirror Small-Size Telescope) są proponowane jako jedne z “małych” teleskopów sieci dla południowego obserwatorium CTA. Będą one rejestrować najwyżej energetyczne fotony gamma o energiach w zakresie od około 1 do ponad 300 TeV (teraelektronowoltów), pochodzące z odległych źródeł kosmicznych.

Kilkunastoosobowy polsko-szwajcarski zespół pracował w Krakowie intensywnie od czterech dni, montując kamerę na teleskopie. W nocy z 31 sierpnia na 1 września wszyscy z podekscytowaniem oczekiwali na pierwsze obserwacje. Wykonano ostatnią kontrolę warunków atmosferycznych, po czym wydano komendę otwarcia pokrywy kamery. Wielkie niebieskie krzemowe „oko" otwarło się. W tym samym czasie zespół w Genewie zdalnie wprowadził do programu sterującego teleskopem współrzędne pierwszego źródła promieniowania gamma, które wybrano do obserwacji: 1ES 1959+650. To pozagalaktyczny kwazar z masywną czarną dziurą w centrum. Mgławica Krab, najjaśniejsze źródło gamma, znajdowała się niestety zbyt nisko nad horyzontem. W ciągu kilku sekund od wydania komendy „start” teleskop obrócił się w stronę źródła i rozpoczęło się zbieranie danych. Niemal natychmiast na ekranie komputera sterującego pracą instrumentu zaczęły wyświetlać się zarejestrowane zdarzenia - błyski promieniowania Czerenkowa generowane przez fotony gamma i cząstki promieniowania kosmicznego. W półtorej godziny zgromadzono ich ponad 2 miliony, zapisując na dysku 342 GB danych. Wiele z tych zdarzeń pochodzi jednak od rozproszonego światła z miasta. Muszą więc one zostać odfiltrowane w trakcie analizy danych. Zdarzenia losowo wybrane przez oprogramowanie do akwizycji danych były śledzone na żywo wraz z ich przebiegiem czasowym. Jedno z tych zdarzeń, przedstawiające wysokoenergetyczny foton gamma, można obejrzeć na stronie: http://www.isdc.unige.ch/~lyard/FirstLight/FirstLight_slowHD.mp4

Po zakończeniu obserwacji pokrywa kamery została zamknięta przed wschodem słońca. W ostatnich dniach kamera była wystawiona na działanie silnego deszczu, co pozwoliło eksperymentalnie potwierdzić jej szczelność. Fakt, że kamera działa to jednak dopiero początek kolejnej fazy ciężkiej pracy dla całego zespołu. W najbliższym czasie oprogramowanie serwera teleskopu zostanie uzupełnione o procedury pozwalające na odróżnienie fotonów gamma od tła cząstek promieniowania kosmicznego, których rejestruje się około 100,000 razy więcej niż fotonów. Ciemny romb, widoczny na obrazie z kamery, to efekt braku zapisu danych z jednej z 27 kart akwizycji, obejmujących całą płaszczyznę fotoczułą. Prawdopodobnie jest to skutek niewielkiej usterki, powstałej podczas transportu - długiej drogi, jaką tydzień wcześniej przebyła kamera jadąc do Krakowa z Genewy, gdzie przeprowadzano ostateczną integrację wszystkich jej podzespołów.

Pierwsze światło w kamerze teleskopu SST-1M stanowi dla projektu ważny krok milowy. Potrzebne było tylko kilka dni, aby zamontować kamerę na teleskopie. Zespół przetestował przy tym innowacyjną metodę instalacji kamery: sama struktura teleskopu posłużyła jako dżwig, który wydobył kamerę z pudła transportowego i umieścił ją na wózku montażowym. Wszystkie operacje zostały przeprowadzone sprawnie. Podobną metodę będzie można zastosować do rozładunku kamery w docelowym obserwatorium CTA.

Najpoważniejszym problemem, który pojawił się w trakcie uruchamiania kamery były trudne warunki atmosferyczne panujące w Krakowie, bardzo odmienne od tych które spodziewane są w południowym Obserwatorium CTA w Chile, na pustyni Atacama. Należy ona do najsuchszych obszarów na świecie, podczas gdy w Krakowie wilgotność zmieniała się w ciągu doby od 30% w ciągu dnia do 95% w nocy, osiągając bardzo wysoki punkt rosy (czyli temperaturę, w której rozpoczyna się proces skraplania pary wodnej) - ok. 10°C. Wymagało to więc dokładnego monitorowania warunków w kamerze i wpompowywania do niej suchego powietrza, aby zapobiec uszkodzeniu wrażliwej elektroniki przez system chłodzenia kamery.

Projekt SST-1M jest prowadzony przez konsorcjum 17 instytucji z 5 krajów (Polski, Szwajcarii, Czech, Irlandii i Ukrainy) i koordynowany przez Uniwersytet Genewski. Struktura mechaniczna teleskopu SST-1M wraz z napędem została zaprojektowana i zbudowana w IFJ PAN.. Kamera, wykorzystująca nowatorskie w astronomii gamma fotopowielacze krzemowe, powstała we współpracy pomiędzy zespołami z Uniwersytetu Jagiellońskiego, Akademii Górniczo-Hutniczej i IFJ PAN w Krakowie, które opracowały w pełni cyfrową elektronikę do akwizycji sygnałów (DigiCam) oraz Uniwersytetem Genewskim, gdzie została zbudowana płaszczyzna fotoczuła kamery oraz jej mechanika wraz z układem chłodzenia. Komputerowy system rejestracji danych, jak również układ pozycjonujący teleskopu zostały opracowane w Centrum Astronomii im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie i Toruniu. Układ pozycjonujący zwierciadła opracowano w Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie. Partnerzy z Czech są odpowiedzialni za układ optyczny, w tym napylanie zwierciadeł odpowiednimi warstwami refleksyjnymi.

Archiwa


Kategorie