Astrofizyka promieniowania gamma najwyższych energii w IFJ PAN

Astrofizyka promieniowania
gamma najwyższych energii
w IFJ PAN
Jacek Niemiec (NZ-43)

Astrofizyka promieniowania gamma najwyższych energii
w IFJ PAN:
dr Jacek Niemiec
dr Michał Dyrda
- badania teoretyczne z zakresu astrofizyki wysokich energii (JN)
- poszukiwanie nowych metod analizy danych obserwacyjnych (MD)
- udział we współpracy H.E.S.S. (High-Energy Stereoscopic System)
- udział w projekcie CTA (Cherenkov Telescope Array)

Obserwatorium H.E.S.S. w Namibii
• 
sieć 4 teleskopów Czerenkowa
rejestrujących pęki atmosferyczne
w modzie stereoskopowym
• zakres energetyczny: 300 GeV-30 TeV
• działa od 09.2004 – początek nowej
ery w astronomii gamma!
- nagroda Kartezjusza nadana przez
Komisję Europejską (2007)
- nagroda Bruno-Rossiego Amerykańskiego
Towarzystwa Astronomicznego (2010)
Współpraca H.E.S.S.:
• 31 instytucji z 12 państw (głównie europejskich)
• Polska członkiem od 10.2005 (UJ, CAMK, IFJ PAN, UMK, CBK PAN) – 19 osób
• udział IFJ PAN:
- prowadzanie obserwacji w Namibii
- analiza i interpretacja danych, przygotowanie projektów obserwacyjnych
- 22 publikacje z listy filadelfijskiej w latach 2009-2010 (w tym 2 w Science)
- grant MNiSW międzynarodowy niewspółfinansowany w latach 2010-2015

Mapa nieba w promieniowaniu gamma VHE (2011)
(kosmiczne akceleratory cząstek)
Spośród 107 znanych źródeł gamma 71 to obiekty odkryte przez H.E.S.S.
- przed epoką H.E.S.S.-a tylko 5 źródeł

H.E.S.S. II
- największy teleskop Czerenkowa: 23x28 m 2 pow. zwierciadlanej
- próg energetyczny: 30 GeV
- czułość przewyższająca czułość obserwatorium MAGIC (2 tel. D=17 m)
- niski próg energetyczny umożliwia obserwacje
odległych galaktyk aktywnych oraz pulsacyjnej
emisji pulsarów gamma
- pierwsze światło: jesień 2011
05.2010

Projekt Cherenkov Telescope Array (CTA)
• wspólna inicjatywa głównych grup prowadzących
badania w zakresie naziemnej astronomii gamma
(H.E.S.S. i MAGIC w Europie; VERITAS w USA)
• obecnie ok. 15 państw (Konsorcjum CTA)
• wysoki priorytet na mapach drogowych ASPERA (ApPEC), ASTRONET;
rekomendacja ESFRI
• projekt z “Polskiej mapy drogowej infrastuktury badawczej”
(23.02.2011)
• obecnie w fazie przygotowawczej (2008-2013)
• budowa obserwatorium południowego: 2014-2018
• koszty budowy: ~120 M€ obserwatorium południowe
• finansowanie: głównie fundusze narodowe oraz ograniczone wsparcie EC
• planowany udział finansowy Polski: ~20% kosztów budowy obserwatorium

Założenia konstrukcyjne i cele naukowe CTA
czułość w jednostkach strumienia
fizyka
pulsarów,
aktywnych
jąder
galaktyk,
błysków
gamma
Fermi
(satelita)
MAGIC
H.E.S.S.
Crab
10%
Crab
1%
Crab
pochodzenie
promieniowania
kosmicznego
a
także:
ciemna
materia,
łamanie
niezmienniczości
Lorentzowskiej,
kosmologia…
głęboki
przegląd
nieba
w
TeV

Koncepcja obserwatorium CTA
• sieć 50-100 teleskopów
- 3 typy teleskopów: D=24 m (LST),
D=12m (MST), D=6m (SST)
- szeroki zakres energetyczny
10 GeV – 100 TeV
- duże pole widzenia, poprawiona
zdolność rozdzielcza, redukcja
tła, rozdzielczość kątowa
• docelowo obserwatoria
północne i południowe

Zwiększona czułość i rozdzielczość kątowa CTA –
znaczenie dla astrofizyki
płaszczyzna Galaktyki - HESS
symulowany obraz CTA
symulacje dla CTA – Digel, Funk, Hinton

Projekt CTA w IFJ PAN
• Polskie Konsorcjum Projektu CTA (UJ, CAMK, IFJ PAN, UMK, UŁ,
CBK PAN, AGH)
• udział w grupach roboczych: WP-PHYS, WP-TEL (SST, LST), WP-MIR,
WP-QA
• współpraca z Działem Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej
dr inż. Jerzy Michałowski
dr inż. Marek Stodulski
dr inż. Jacek Błocki (do 2010)
mgr inż. Jerzy Kotuła
oraz pracownicy techniczni
mgr inż. Paweł Ziółkowski
mgr inż. Paweł Żychowski
mgr inż. Michał Sienkiewicz
mgr inż. Jacek Świerblewski
• finansowanie w IFJ PAN:
- grant MNiSW na badania wspólne sieci naukowej Polska sieć projektu
“Cherenkov Telescope Array” (2008-2009)
- dofinansowanie NCBiR w ramach ERA-NET ASPERA (2010-2012): 330 tys. zł
- dotacja inwestycji aparaturowej Funduszu Nauki i Technologii Polskiej
(2011-2013): 3.3 mln zł

Projekt CTA w IFJ PAN – zwierciadła kompozytowe
• prototypowanie zwierciadła kompozytowego
opartego na strukturze sandwiczowej z warstwą
o krzywiźnie sferycznej uzyskaną przez
zastosowanie zmodyfikowanej metody infuzji
• obecnie prowadzone są prace nad próbką
średnicy 40 cm
• docelowo: prototyp heksagonalny (1.2 m)

Projekt CTA w IFJ PAN – budowa prototypu SST
• kompletny projekt małego teleskopu dla CTA (Small-Size Telescope)
opracowany przez DAI w 2010 r. (po lewej; typ Daviesa-Cottona)
• obecnie analiza struktury z siłownikami hydraulicznymi
(po prawej)
• najnowsze uzgodnienia w ramach WP-SST:
prototyp SST typu DC będzie budowany w IFJ PAN