Prototype-teleskop demonstrerer levedygtigheden af ​​det nye Schwarzschild-Couder-design

I oktober 2016 ASTRI teleskop prototypen, (Billede 1) en roman, dobbelt-spejl Schwarzschild-Couder teleskop design foreslået til Cherenkov Telescope Array (CTA), bestod sin hidtil største test ved at demonstrere en konstant punktspredningsfunktion på nogle få bueminutter over et stort synsfelt på 10 grader.

Der kræves tre klasser af teleskoptyper for at dække hele CTA meget højenergiområdet (20 GeV til 300 TeV):Mellemstore teleskoper vil dække CTA's kerneenergiområde (100 GeV til 10 TeV), mens de store teleskoper og små -Size teleskoper (SST'er) vil udvide energiområdet til under 100 GeV og over nogle få TeV, henholdsvis.

ASTRI-teleskopet er et af tre foreslåede SST-designs, der bliver prototype og testet for CTA's sydlige halvkugle-array. ASTRI-teleskopet bruger en innovativ Schwarzschild-Couder-konfiguration med dobbelt spejl med et primært spejl på 4,3 m i diameter og et 1,8 m monolitisk sekundært spejl. I 1905, den tyske fysiker og astronom Karl Schwarzschild foreslog et design til et to-spejlet teleskop, der skulle eliminere meget af den optiske aberration på tværs af synsfeltet. denne idé, udarbejdet i 1926 af André Couder, lå i dvale i næsten et århundrede, fordi det blev anset for at være for svært og dyrt at bygge. I 2007 en undersøgelse af Vladimir Vassiliev og kolleger ved University of California Los Angeles (UCLA) viste designets anvendelighed til atmosfæriske Cherenkov-teleskoper.

ASTRI prototypen, det første Schwarzschild-Couder teleskop, der blev bygget og testet, blev indviet i september 2014 og har været under test på Serra La Nave observationsstation på Etna på Sicilien lige siden. De tekniske udfordringer ved designet blev overvundet af de seneste fremskridt, især inden for dual-mirror-teknologi, gør det til en mulig implementering for observation af Cherenkov-lys.

Billede 2 viser Polaris som observeret af ASTRI med forskellige forskydninger fra teleskopets optiske akse. De optagede billeder har omtrent samme vinkelstørrelse, hver fra en anden observationsretning i synsfeltet (fra 0 til 4,5 grader fra hver side i forhold til den centrale optiske akse). Disse billeder viser, at teleskopets optiske punktspredningsfunktion er omtrent konstant over hele synsfeltet. Denne information vil gøre det muligt for forskere at rekonstruere retningen af ​​gammastrålefotoner udsendt fra himmelske kilder.

"Dette er også første gang, at et Cherenkov-teleskop med to fokuseringsspejle er blevet fuldstændig karakteriseret ud fra et opto-mekanisk synspunkt, " sagde Giovanni Pareschi, astronom ved INAF-Brera Astronomical Observatory og hovedefterforsker af ASTRI-projektet. "Dette er et vigtigt resultat, fordi det giver os mulighed for straks at gå videre til næste trin - at montere et Cherenkov-kamera inden december 2016 og observere det første gammastrålelys med ASTRI."

ASTRI-projektet ledes af det italienske nationale institut for astrofysik (INAF) i samarbejde med en række italienske universiteter, det italienske nationale institut for kernefysik (INFN), Universidade de São Paulo i Brasilien og North-West University i Sydafrika.

SST'erne vil overgå alle de andre teleskoper med 70 spredt ud over flere kvadratkilometer på den sydlige halvkugle. Da gammastrålebrusere med meget høj energi (mellem nogle få TeV og 300 TeV) producerer en stor mængde Cherenkov-lys, det er tilstrækkeligt at bygge teleskoper med små spejle for at fange det lys. SST'ernes brede dækning og store antal, spredt over et stort område, vil forbedre CTAs chancer for at detektere gammastråler med højeste energi. Schwarzschild-Couder-designet bliver brugt i to yderligere CTA-prototyper (SST-2M GCT og SCT), men ASTRI er den første til endeligt at demonstrere systemets levedygtighed.