Zračenje visokih energija

Prototip LST-1 CTA detektirao je zračenje vrlo visokih energija iz pulsara u Maglici Rakovici. Tijekom siječnja i veljače 2020. prototip LST-1 Large-Sized Telescope (LST), najveći Čerenkovljev teleskop na svijetu, opažao je neutronsku zvijezdu u središtu Maglice Rakovice. Teleskopom u fazi testiranja na Kanarskom otoku La Palma, vršena su mjerenja u cilju testiranja performansi i podešavanja parametara za buduće operacije.

Pulsari su brzorotirajuće neutronske zvijezde s vrlo jakim magnetskim poljima, koji zrače svjetlost u obliku dva snopa duž magnetskih polova, te sa Zemlje možemo izmjeriti naizmjenične periodične signale. Za razliku od drugih objekata koji zrače na najvećim energijama gama-zračenja i već ih redovito opažamo Čerenkovljevim teleskopima, pulsare je mnogo teže opaziti zbog vrlo slabašnih signala i dominacije gama-zračenja iz maglica koje ih okružuju.

Unatoč dugogodišnjim opažanjima različitim sustavima Čerenkovljevih teleskopa, do sad su samo četiri pulsara otkrivena u području visokoenergijskog gama-zračenja. Tijekom svega 11 sati opažanja prototipom LST-1 koji je radio samostalno, bez udruživanja u nizove što inače značajno povećava osjetljivost Čerenkovljevih teleskopa, precizno je izmjerena pulsna emisija gama-zračenja iz Maglice Rakovice, što dokazuje da se radi o vrlo moćnom instrumentu, s velikim potencijalom za istraživanje svemira iza dosad ispitanih granica.

LST

Large-Sized Telescope (LST) je najveći od tri tipa teleskopa koji će pokrivati širok spektar vrlo visokih energija budućeg opservatorija CTA (20 GeV do 300 TeV). Po četiri LST teleskopa u središtima sjevernog i južnog niza CTA pokrivat će područje energija od 20 do 150 GeV. Svaki LST ima promjer od 23 metra s površinom zrcala od 400 kvadratnih metara, i vrlo osjetljive kamere sačinjene od 1855 svjetlosnih senzora sposobnih detektirati pojedinačne fotone. Iako je LST visok 45 metara i težak oko 100 tona, vrlo je pokretljiv, i sposoban u svega 20 sekundi promijeniti položaj u cilju brze detekcije gama-zračenja. Visoka brzina repozicioniranja i osjetljivost u području energija koje dosad nije imao nijedan teleskop, čine LST ključnim elementom budućeg opservatorija CTA za detekciju brzo promjenjivih signala gama-zračenja iz svemira, i istraživanje vrlo udaljenih aktivnih galaktičkih jezgri, i bljeskova gama-zračenja (GRB).

LST-1, prvi teleskop izrađen na lokaciji opservatorija CTA,  inauguriran je u listopadu 2018. i od tada je u fazi testiranja i podešavanja. Brzo nakon inaguracije, prototip je detektirao ‘prvu svjetlost’ u noći s 14. na 15. prosinca 2018., te  detektirao prvi signal gama-zračenja iz Maglice Rakovice u studenom 2019. već pri prvom pokušaju.

Hrvatska je jedna od 11 država kolaboracije LST-CTA u kojoj djeluje preko 200 znanstvenika, rame uz rame s velikim znanstvenim “silama” poput Japana, Njemačke, Italije, Indije… Hrvatski konzorcij u LST-CTA sačinjen je od znanstvenika i doktoranada iz Rijeke, Splita, Zagreba i Osijeka. Hrvatska grupa aktivno sudjeluje u izgradnji i puštanju u pogon teleskopa LST-1.

Znanstvenici s Odjela za fiziku Sveučilišta u Rijeci Saša Mićanović, Tomislav Terzić i Dijana Dominis Prester, te Dario Hrupec s Odjela za fiziku Sveučilišta “Josip Juraj Strossmayer” u Osijeku, izradili su računalne simulacije nužne za dizajn, testiranje i analizu opažanih podataka, koristeći Superračunalo “Bura” Sveučilišta u Rijeci. Bez tih simulacija, ovaj rezultat koji odražava visoke performanse novog instrumenta, ne bi bio moguć.

Hrvatska grupa je odgovorna je za  sustav za precizno mjerenje i korekciju usmjerenosti teleskopa,  koji je dizajniran, razvijen i testiran na FESB-u u Splitu. Doktorand s FESB-a, Darko Zarić pod mentorstvom Nikole Godinovića  razvio je ovaj sustav koji se pod njegovim vodstvom  trenutno fino podešava  kako bi se ostvarila zahtijevana preciznost usmjerenosti koja do sada nije postignuta s ovakvim tipom teleskopa a veličine zrcala skoro dva puta veće od do sada izgrađenih. Dizajnu kućišta ovog sustava doprinio je Saša Zelenika sa Tehničkog fakulteta Sveučilišta u Rijeci skupa sa svojim doktorandima.

CTA

Cherenkov Telescope Array (CTA) je međunarodni konzorcij koji izgrađuje najveći i namoćniji opservatorij na svijetu osjetljiv u području gama-zračenja na vrlo visokim energijama. Brojni teleskopi bit će raspoređeni na obje Zemljine polutke: na Kanarskom otoku La Palmi u Španjolskoj, i u blizini Paranala u Čileu. Međunarodni konzorcij CTA danas broji preko 1500 znanstvenika iz 31 države svijeta. CTA će biti najvažniji zemljski opservatorij za detekciju gama-zračenja u sljedećim desetljećima, i prvi takav opservatorij koji će biti otvoren znanstvenicima iz čitavog svijeta. CTA će nam otvoriti prozor u istraživanje nekih od najvećih tajni svemira, poput primjerice potrage za tamnom materijom, razumijevanje strukture svemira i prostor-vremena i prirode gravitacije, bljeskova gama-zračenja, i supermasivnih crnih rupa u dalekim galaksijama.