O protótipo de telescópio ASTRI-Horn está localizado na estação de observação do INAF Astrophysical Observatory of Catania, em Serra La Nave, no Etna, onde foi instalado em 2014. O espelho principal com borla tem um diâmetro de 4 metros e o espelho monolítico secundário tem 1,8 metros de diâmetro. Crédito:Observatório Telsecope Cherenkov
Exatamente 30 anos após a primeira observação histórica da nebulosa do Caranguejo nas energias do TeV, que abriu a era da astronomia TeV com a Técnica de Imaging Atmospheric Cherenkov (IACT), outro avanço na tecnologia IACT foi alcançado. O telescópio ASTRI-Horn Cherenkov, baseado na configuração inovadora de espelho duplo Schwarzschild-Couder e equipado com uma câmera inovadora, detectou a Nebulosa do Caranguejo nas energias do TeV pela primeira vez, comprovando a viabilidade desta tecnologia.
Em 1989, a primeira detecção da Nebulosa do Caranguejo nas energias do TeV (cerca de um trilhão de vezes a energia da luz visível) foi obtida com o Telescópio Whipple. Esta descoberta foi o início da astronomia TeV, que, com seu rápido crescimento, levou à detecção de cerca de 200 fontes de raios gama de outros detectores baseados em terra como H.E.S.S., MAGIC e VERITAS e abriu o caminho para a próxima geração:o Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO). Como os raios gama nunca chegam à superfície da Terra, esses instrumentos usam a técnica de Imaging Atmospheric Cherenkov (IACT) para detectar o subproduto da interação do raio gama com a atmosfera:a luz Cherenkov. A interação produz cascatas de partículas subatômicas - essas partículas altamente energéticas podem viajar mais rápido do que a velocidade da luz, o que causa um brilho fraco e extremamente curto (da ordem de um bilionésimo de segundo!) de luz azulada. Telescópios Cherenkov, desde o começo, foram construídos seguindo um projeto óptico típico onde a luz é refletida no espelho do telescópio para ser capturada pela câmera e então é convertida em um sinal elétrico que é digitalizado e transmitido para registrar a imagem da luz.
O Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF) lidera o projeto ASTRI (Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana) voltado para o design, implantação e implementação de um novo protótipo de telescópio ponta a ponta que é proposto para o CTA Small-Sized Telescopes (SSTs). Este telescópio Cherenkov, chamado ASTRI-Horn (em homenagem a Guido Horn d'Arturo um astrônomo italiano que propôs pela primeira vez no século passado a tecnologia de espelhos tesselados para astronomia), está adotando uma configuração óptica de espelho duplo Schwarzschild-Couder de campo amplo (10 ° x10 °) e está equipado com um design específico, Câmera inovadora de foto-multiplicadora de silício (SiPM) gerenciada por eletrônicos de leitura muito rápida. O protótipo ASTRI-Horn, localizado no Monte Etna (Itália) na estação de observação do INAF "M.C. Fracastoro", foi concebido como um projeto ponta a ponta, incluindo o arquivamento completo de dados e cadeia de processamento, desde dados brutos até produtos científicos finais.
Crédito:Observatório Telsecope Cherenkov
As observações da Nebulosa do Caranguejo foram realizadas entre dezembro de 2018 e janeiro de 2019, durante a fase de verificação do telescópio ASTRI-Horn, por um tempo total de observação de cerca de 29 horas, dividido em exposição de fonte dentro e fora do eixo. O sistema de câmeras ainda estava em avaliação, e sua funcionalidade não foi totalmente explorada. Além disso, devido às recentes erupções do vulcão Etna, a eficiência de reflexão do espelho foi parcialmente reduzida. Apesar de tais limitações de câmera e espelhos, observações produziram a detecção da Nebulosa do Caranguejo com uma significância estatística de 5,4 s acima de um limite de energia de cerca de 3,5 TeV, definitivamente sondando as novas tecnologias e abrindo uma nova era para o IACT.
“O resultado obtido pela ASTRI é um marco importante para as tecnologias IACT. Está demonstrando que a configuração de espelho duplo, proposto pela primeira vez pelo grande astrofísico alemão Karl Schwarzschild, há mais de um século, está tendo um bom desempenho. Agora é possível obter um campo de visão muito grande com um design de telescópio Cherenkov muito mais compacto, observar facilmente raios gama cósmicos muito energéticos até algumas centenas de TeV ", diz Giovanni Pareschi, astrônomo do INAF-Milano e investigador principal do projeto ASTRI.
Alfa-plot da observação ASTRI-Horn da Nebulosa do Caranguejo realizada em dezembro de 2018. As observações foram realizadas apontando para a Nebulosa do Caranguejo por 12,4 horas (cruzes azuis) e, em seguida, apontando para outro campo sem qualquer fonte gama por mais 12 horas, a fim de avalie o fundo (cruzes vermelhas). A comparação do excesso de contagens na direção da Nebulosa do Caranguejo em relação ao fundo mostra claramente a detecção da Nebulosa do Caranguejo. Crédito:Observatório Telsecope Cherenkov
Três classes de telescópio são necessárias para cobrir toda a faixa de energia do CTA (20 GeV a 300 TeV):Telescópios de tamanho médio (prato de 12 m de diâmetro) cobrirão a faixa de energia central do CTA (100 GeV a 10 TeV) enquanto os telescópios de grande porte (23 m) e telescópios de pequeno porte (4 m) ou SSTs são planejados para estender a faixa de energia abaixo de 100 GeV e acima de alguns TeV, respectivamente. O telescópio ASTRI-Horn é um dos três projetos SST propostos sendo prototipados e testados para a matriz do hemisfério sul do CTA.
"O CTA tem explorado a tecnologia de espelho duplo desde o início do projeto, e alguns protótipos foram realizados usando essa abordagem:o ASTRI-Horn e o GCT para o SST e o SCT para o Telescópio de Médio Porte, "diz Federico Ferrini, Diretor Executivo do Observatório CTA (CTAO). "O resultado obtido pelo telescópio ASTRI-Horn é muito encorajador e confirma o potencial de avanço tecnológico para a astronomia Cherenkov."
