MAGIC - Die Jagd nach Gammastrahlen aus den Tiefen des ...
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<strong>Die</strong> <strong>Jagd</strong> <strong>nach</strong> <strong>Gammastrahlen</strong><br />
<strong>aus</strong> <strong>den</strong> <strong>Tiefen</strong> <strong>des</strong> Universums<br />
<strong>MAGIC</strong> - <strong>Die</strong> <strong>Jagd</strong> <strong>nach</strong> <strong>Gammastrahlen</strong><br />
Florian Goebel<br />
MPI für Physik<br />
München<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Der Nachthimmel<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Spektrum Elektromagnetischer Strahlung<br />
sichtbares Licht<br />
umfasst nur kleinen Ausschnitt<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Spektrum Elektromagnetischer Strahlung<br />
Radio Infrarot UV Röntgen Gamma<br />
Licht<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Spektrum Elektromagnetischer Strahlung<br />
Wellenlänge (λ):<br />
Radio Infrarot UV Röntgen Gamma<br />
Licht<br />
1000 km 1 km 10-12 m 10-15 1 m 1 mm 1 µm 1 nm m 10-18 m<br />
Frequenz (ν): ν = c / λ<br />
1 kHz 1 MHz 1 GHz 1012 Hz 1015 Hz<br />
Lichtquanten Energie (E): E = h* ν<br />
1 neV<br />
1 µeV<br />
1 meV 1 eV 1 keV 1 MeV 1 GeV 1 TeV<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Radio Infrarot UV Röntgen Gamma<br />
Licht<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Radio InfrarotUV Infrarot<br />
Licht<br />
Röntgen Gamma<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Radio Infrarot UV Röntgen Gamma<br />
Licht<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
UV<br />
Radio Infrarot<br />
Licht<br />
Röntgen Gamma<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Röntgen<br />
Radio Infrarot UV<br />
Licht<br />
Röntgen Gamma<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Radio UV Röntgen<br />
Infrarot<br />
Licht<br />
Gamma<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
optisches<br />
Licht<br />
Staub verdeckt Blick auf Teile der Milchstraße<br />
Unsere Milchstraße<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Infrarot-<br />
Strahlung<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Radio-<br />
Strahlung<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Röntgen-<br />
Strahlung<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Gamma-<br />
Strahlung<br />
(10 9 eV)<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
optische Teleskope<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Radio Teleskope<br />
Radio Teleskope Größe entschei<strong>den</strong>d<br />
(Auflösung ≈ Wellenlänge / Teleskopdurchmesse<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Radio<br />
Absorption in der Atmosphäre<br />
Mikrowellen<br />
Infrarot<br />
Licht<br />
Ultraviolett<br />
Nur sichtbares Licht, Radiowellen und teilweise Infrarote<br />
Strahlung können die Atmosphäre durchdringen<br />
=> Ballons, Satelliten<br />
Röntgen<br />
Gamma-Strahlung<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Infrarot (Spitzer)<br />
Satelliten Teleskope<br />
Röntgen (Chandra ( Chandra)<br />
Optisch (Hubble) Gamma (CGRO)<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Hochenergie (>100GeV) Gamma-Astronomie<br />
Gamma Astronomie<br />
jüngste astronomische<br />
Disziplin<br />
1989 erster Nachweis<br />
von TeV Strahlung<br />
vom Krebs-Nebel durch das<br />
Whipple Teleskop<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Messung von hochenergetischen (TeV ( TeV) )<br />
Gamma Strahlen<br />
Satelliten?<br />
ca. 1 Photon pro Stunde<br />
auf 1 m 2<br />
Satelliten zu klein<br />
=> brauche größere<br />
Sammelfläche<br />
viele<br />
niederenergetische<br />
Photonen<br />
wenige<br />
hochenergetische<br />
Photonen<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Atmosphäre als Detektor<br />
Gamma Teilchen wer<strong>den</strong> in Atmosphäre absorbiert<br />
aber: Energie reicht <strong>aus</strong> um<br />
Atmosphäre zum Leuchten<br />
anzuregen<br />
Lichtblitze ähneln Meteoriten<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Entwicklung von<br />
Luftschauern in<br />
der Atmosphäre<br />
QuickTime and a<br />
GIF decompressor<br />
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Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Cherenkov Licht<br />
gela<strong>den</strong>e Teilchen<br />
schneller als<br />
Lichtgeschwindigkeit<br />
(im Medium z.B. Luft)<br />
strahlen blaues<br />
Cherenkov Licht<br />
<strong>aus</strong><br />
entspricht Mach Kegel von<br />
überschall Flugzeugen<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Cherenkov Licht<br />
gela<strong>den</strong>e Teilchen<br />
schneller als<br />
Lichtgeschwindigkeit<br />
(im Medium z.B. Luft)<br />
strahlen blaues<br />
Cherenkov Licht<br />
<strong>aus</strong><br />
blaues Leuchten<br />
in Kernreaktoren<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Prinzip von Cherenkov Teleskopen<br />
Gamma<br />
Teilchen<br />
Teilchen<br />
Schauer<br />
Cherenkov Licht<br />
~ 120 m<br />
~ 1 o<br />
~ 10 km<br />
Satellit (etwas vergrößert)<br />
Abbild Cherenkov Strahlung in<br />
Teleskop Kamera<br />
Schauerbild erlaubt<br />
Ankunftsrichtung und Energie<br />
zu bestimmen<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
neue Cherenkov Teleskope<br />
Südhalbkugel<br />
CANGAROO III<br />
H.E.S.S.<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
VERITAS<br />
(photomontage)<br />
neue Cherenkov Teleskope<br />
Nordhalbkugel<br />
<strong>MAGIC</strong><br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
<strong>MAGIC</strong><br />
weltweit größtes Cherenkov Teleskop<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
<strong>Die</strong> <strong>MAGIC</strong> Kollaboration<br />
Barcelona IFAE, Barcelona UAB, Crimean Observatory, U.C. Davis, U. Lodz, Lodz,<br />
UCM Madrid,<br />
INR Moscow, MPI München, München,<br />
INFN/ U. Padua, INFN/ U. Siena, U. Berlin,<br />
Tuorla Observatory, Yerevan Phys. Institute, INFN/ U. Udine, Udine,<br />
U. Würzburg, Würzburg,<br />
ETH Zürich<br />
ca. 100 Physiker<br />
16 Institute<br />
11 Länder<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Der Standort<br />
La Palma<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
La Palma<br />
2200 m<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Technologische Meilensteine<br />
17 m Spiegelfläche (240 m 2 )<br />
hoch reflektierende Aluminium Spiegel<br />
Aktive Spiegelsteuerung<br />
Leichtbauweise<br />
<strong>aus</strong><br />
Kohlefaserrohren<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
LASER gesteuerte Spiegeljustierung<br />
Astronomy Picture of the Day 15. October 2004<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Technologische Meilensteine<br />
17 m Spiegelfläche (240 m 2 )<br />
hoch reflektierende Aluminium Spiegel<br />
Aktive Spiegelsteuerung<br />
3.5 o Gesichtsfeld Kamera<br />
576 hochsensitive<br />
Lichtsensoren<br />
Leichtbauweise<br />
<strong>aus</strong><br />
Kohlefaserrohre<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
<strong>Die</strong> Kamera<br />
576 Photomultiplier<br />
- hoch lichtempfindliche<br />
- schnelle<br />
Lichtsensoren<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Geschwindigkeit<br />
<strong>Die</strong> Kamera<br />
Belichtungszeit<br />
50 µsec<br />
50 µsec<br />
1 µsec<br />
1 µsec<br />
100 100 nsec<br />
10 nsec<br />
10 nsec<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Technologische Meilensteine<br />
17 m Spiegelfläche (240 m 2 )<br />
hoch reflektierende Aluminium Spiegel<br />
Aktive Spiegelsteuerung<br />
Transport analoger<br />
Signale über<br />
optische Fasern<br />
3.5 o Gesichtsfeld Kamera<br />
576 hochsensitive<br />
Lichtsensoren<br />
IPE<br />
IPE<br />
IPE<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys<br />
NET CE<br />
Leichtbauweise<br />
<strong>aus</strong><br />
Kohlefaserrohre<br />
2-Stufen Stufen Trigger System<br />
300 MHz Analog-Digitalwandler<br />
Analog Digitalwandler
viel Elektronik im Kontrollh<strong>aus</strong><br />
schnelle<br />
Analog zu Digitalwandler<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Oktober 2003:<br />
erste Datennahme<br />
Anfang 2004:<br />
erste Quellen beobachtet<br />
Herbst 2004:<br />
Ende Inbetriebnahme<br />
=> Physikprogramm<br />
<strong>MAGIC</strong> Zeitplan<br />
Mkn 421<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Warum Gamma Astronomie ?<br />
Zeugen der gewaltigsten Ereignisse im Universum<br />
a) Suche <strong>nach</strong> Ursprung kosmischer Strahlung<br />
b) Aktive Galaktische Kerne<br />
gewaltige Materieschleudern<br />
im Frühstadium von Galaxien<br />
c) Gamma Strahlen Blitze<br />
hellste bekannte Phänomene am Himmel<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Kosmische Strahlung<br />
historisch:<br />
ursprüngliche Motivation für Erforschung<br />
von TeV Gamma Strahlung<br />
entdeckt 1912<br />
von Victor Hess<br />
ionisierende Strahlung<br />
nimmt mit der Höhe zu<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Was wir wissen über kosmische Strahlung<br />
besteht hauptsächlich <strong>aus</strong><br />
Wasserstoff Kernen<br />
Zusammensetzung wie in der Sonne<br />
Strahlung <strong>aus</strong> allen<br />
Richtungen gleich<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Was wir noch nicht wissen:<br />
Woher kommt die<br />
kosmische Strahlung?<br />
gela<strong>den</strong>e<br />
Teilchen<br />
scheinbare<br />
Richtung<br />
der Quelle<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Wie kann man Quellen fin<strong>den</strong> ?<br />
Teilchenphysik:<br />
wo Kerne beschleunigt wer<strong>den</strong> entsteht<br />
auch Gamma Strahlung<br />
Kern + X -> π + X‘<br />
π 0 -> γγ<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Woher kommt die<br />
kosmische Strahlung?<br />
gela<strong>den</strong>e<br />
Teilchen<br />
Gamma<br />
Teilchen<br />
scheinbare<br />
Richtung<br />
der Quelle<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Kandidaten:<br />
Supernova Überreste<br />
QuickTime and a<br />
decompressor<br />
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Explosion massereicher Sterne<br />
am Ende ihrer Lebenszeit<br />
1987A<br />
CasA<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Teilchen Beschleunigung<br />
Energie pro Teilchen der <strong>aus</strong>geschleuderten Materie<br />
viel kleiner als Energie kosmischer Strahlung<br />
brauche zusätzliche<br />
Beschleunigung<br />
Beschleunigung<br />
in kleinen Schritten<br />
an Schock Front<br />
Enrico Fermi<br />
QuickTime and a<br />
decompressor<br />
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Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Energie Fluss E 2 dn/dE<br />
Erste Hinweise<br />
Photonen Energie [eV]<br />
IC<br />
~ B -2<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Aktive Galaktische Kerne<br />
gewaltige Materieschleudern<br />
Frühstadium von Galaxien<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Aktive Galaktische Kerne<br />
QuickTime and a<br />
YUV420 codec decompressor<br />
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Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
schwarzes Loch<br />
M ~ 10 9 M Sonne<br />
einfallende Materie<br />
her<strong>aus</strong>geschleuderte<br />
Materie (Jets)<br />
Gamma Strahlung<br />
Beobachter<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
starke Helligkeitsschwankungen<br />
Zeugen<br />
turbulenter<br />
Natur<br />
aktives Zentrum<br />
sehr klein<br />
(r < c/t)<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Ende der 1960er:<br />
Zufällige Endeckung durch<br />
Satelliten zur Überwachung<br />
von Atombombentests<br />
Gammastrahlungsblitze<br />
(Gamma Ray Bursts) Bursts<br />
hellste bekannte Phänomene am Himmel<br />
überstrahlen für kurze Zeit<br />
gesamten Gamma Himmel<br />
QuickTime and a<br />
GIF decompressor<br />
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Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Was wissen wir über GRBs ?<br />
Beobachtungen mit (niedrig Energie) Gamma Satelliten<br />
kurze (0.1 - 100 sec),<br />
unregelmäßige Pulse<br />
kommen <strong>aus</strong> allen<br />
Himmelsrichtungen<br />
Quellen sehr weit<br />
in <strong>den</strong> tiefen <strong>des</strong><br />
Universums<br />
(z ~ 5-10)<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Was wir wissen wollen<br />
Was sind die Quellen von GRBs?<br />
Leuchten GRBs auch in anderen Wellenlängen?<br />
im optischen bereits beobachtet<br />
Strahlen GRBs auch hoch energetische Gammas <strong>aus</strong>?<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
Beobachtung mit <strong>MAGIC</strong><br />
nur Satelliten sehen <strong>den</strong> ganzen Himmel<br />
und können GRBs entdecken<br />
<strong>MAGIC</strong> muss schnell reagieren<br />
QuickTime and a<br />
YUV420 codec decompressor<br />
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QuickTime and a<br />
YUV420 codec decompressor<br />
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GRB sehr kurz<br />
schnelle GRB<br />
Warnung<br />
<strong>MAGIC</strong> kann in 22 Sekun<strong>den</strong> jede Stelle am Himmel anfahren<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
<strong>MAGIC</strong> - die <strong>Jagd</strong> kann beginnen<br />
Florian Goebel, 16. Oktober 2004, Tag der offenen Tür am Max-Planck-Institut für Phys
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