Skupina - Vysokoenergetické gama záření z vesmíru

Souhrn

Tato skupina, založená v roce 2024, se zabývá studiem kosmických zdrojů gama záření, metodami analýzy komplexních dat ze světových gama observaří, a také jejich budoucím rovojem. Těžištěm našeho výzkumu je v současně době podíl na přípravě budoucí velké gama observatoře Cerenkov Telescope Array Observatory (CTAO), dále na přípravě observatoře Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO), a na provozu dvojice malých Čerenkovských teleskopů SST-1M umístěných na Astronomickém Ústavu AV ČR v Ondřejově.

Text

V rámci našich aktivit pro CTAO se podílíme zejména na provozování již existujícího dalekohledu Large-Size Telescope (LST, www.lst1.iac.es), který je od roku 2018 v testovacím provozu na kanárském ostrově La Palma. Zaměřujeme se na zlepšování rekonstrukčních metod, pomocí kterých je možné z obrazů atmosférických spršek sekundárních částic (vznikajích po interakci primárního gama fotonu s jádry atomů v horních vrstvách zemské atmosféry) určit směr příletu a energii primárního gama fotonu, a tedy rekostruovat obraz kosmického zdroje gama záření. Náš tým má také vedoucí úlohu v plánování pozorování a testů tohoto dalekohledu. Dále se přímo podílíme na sběru dat, jejich analýze a fyzikální interpretaci se zaměřením na galaktické zdroje, jako jsou mlhoviny pulsarového větru, nebo okolí mladých hvězdokup.
 

Dalekohled LST
Popis
Dalekohled LST | foto: Moritz Huetten

SST-1M (sst-1m.space) je dvojice malých čerenkovských teleskopů, které jsou v současné době umístěny a provozovány na Astronomickém Ústavu AV ČR v Ondřejově. Teleskopy pracují v tzv. stereoskopickém režimu, který umožňuje sledovat atmosférické spršky z více směrů, což vede k výraznému zpřesnení rekonstruovaných vlastností primárních gama fotonů. Naše skupina má vedoucí roli ve vývoji rekonstrukčního a kalibračního sotftwaru, kde je naším hlavním úkolem zlepšování celkové citlivosti observatoře a přesnosti naměřených výsledků. Dále se zabýváme analýzou dat, plánováním pozorování a studiem fyzikáních mechanismů vedoucím k emisi gama záření z astrofyzikálních zdrojů. Dalekohledy SST-1M jsou citlivé na gama fotony o energiích větších než 1 TeV a mají na poměry čerenkovských dalekohledů velmi velké zorné pole a dobré úhlové rozlišení. Díky tomu se výborně hodí pro pozorování nadějných kandidátů na galaktické zdroje vysokoenergetických částic kosmického záření, které jsou hlavním předmětem našeho studia.
 

Jeden z dalekohledů SST-1M
Popis
 Jeden z dalekohledů SST-1M | foto: Jiří Srba

SWGO (www.swgo.org) je budoucí vodní čerenkovská observatoř založená na principu detekce sekunárních částic spršek kosmického gama záření v pozemních detektorech, kterými jsou sudy naplněné vodou a vybavené citlivými fotonásobiči. Jakmile bude dokončena, observatoř SWGO bude sloužit jako vhodné dopnění CTAO, protože bude citlivá na gama fotony ještě vyšších energií, a významě tak přispěje k odhalení mechnismů vedoucích k uryhlování částic kosmického záření v naší Galaxii. Naše skupina se zabývá možností rozšíření observatoře o čerenkovské dalekohledy, které by zlepšili energetickou kalibraci a také úhlové rozlišení observatoře. Také se zabýváme studiem citlivosti observatoře na gama fotony s energií na úrovni petaelektronvoltů. 

 

Princip detekce kosmického gama záření budoucí observatoří SWGO
Popis
Princip detekce kosmického gama záření budoucí observatoří SWGO | foto: Richard White