Każdy teleskop wyposażony jest w zwierciadło o średnicy 23 metrów oraz w nowoczesne, ultraszybkie kamery. Teleskopy LST, zaprojektowane do rejestrowania słabych błysków promieniowania Czerenkowa powstających w wyniku oddziaływania promieniowania gamma o bardzo wysokiej energii z atmosferą ziemską, będą najbardziej czułymi na świecie instrumentami służącymi do obserwacji promieniowania gamma w zakresie energii od około 20 gigaelektronowoltów (GeV) do kilku teraelektronowoltów (TeV).
Ta wyjątkowa czułość ma kluczowe znaczenie dla wykrywania odległych i przejściowych źródeł promieniowania gamma. Ponieważ promieniowanie gamma o bardzo wysokich energiach ulega coraz silniejszemu pochłanianiu podczas podróży przez Wszechświat, niski próg energetyczny teleskopów LST pozwala naukowcom badać źródła znajdujące się w odległościach kosmologicznych, sięgać dalej w przeszłość kosmosu oraz z większą precyzją obserwować bardzo szybkie zmiany dynamicznie ewoluujących źródeł promieniowania gamma.
Pionier: LST-1
Począwszy od 2020 roku, już w fazie uruchamiania, prototyp LST (LST-1) dostarczył ważnych wyników. Obejmują one obserwacje pulsarów, badania aktywnych jąder galaktyk znajdujących się w odległościach kosmologicznych oraz szybkie śledzenie zjawisk przejściowych, takich jak nowe i rozbłyski gamma.
Wraz z dołączeniem LST-2, LST-3 i LST-4 do istniejącego już LST-1, utworzą one sieć czterech teleskopów. Dzięki jednoczesnej obserwacji tych samych pęków cząstek wywołanych promieniowaniem gamma z wielu kierunków, układ ten zapewni znacznie lepszą czułość, rozdzielczość kątową oraz precyzję rekonstrukcji energii, otwierając nowy rozdział w badaniach Wszechświata w zakresie promieniowania gamma najwyższych energii.
Sięganie ku wczesnemu Wszechświatowi
Teleskopy LST stanowią podstawowy instrument obserwatorium CTAO-Północ w zakresie dolnego progu energii rzędu kilkudziesięciu GeV i zapewnią unikalną możliwość badania Wszechświata w epoce sprzed około 12 miliardów lat, gdy liczył on sobie około dwa miliardy lat. Wysoka czułość LST w tym zakresie energii umożliwi wykrywanie i badanie jasnych rozbłysków promieniowania gamma pochodzących z wczesnego Wszechświata.
W nadchodzących latach teleskopy LST zostaną uruchomione i włączone do regularnych obserwacji w ramach CTAO. Wraz z pozostałymi teleskopami CTAO, przewidzianymi dla obu lokalizacji CTAO, posłużą one do zgłębiania fundamentalnych zagadnień z dziedziny astrofizyki, fizyki cząstek elementarnych i kosmologii – takich jak natura ciemnej materii, pochodzenie promieniowania kosmicznego czy mechanizmy działania najbardziej ekstremalnych akceleratorów cząstek we Wszechświecie.
Współpraca LST
Zespół współpracujący przy projekcie LST to międzynarodowe konsorcjum naukowców, inżynierów i instytucji, którego celem jest projektowanie, budowa i uruchomienie teleskopów LST dla obserwatorium CTAO. W ramach tej współpracy opracowano zaawansowane technologie z zakresu optyki, fotodetekcji, mechaniki oraz szybkich układów elektronicznych.
Realizacja projektu była możliwa dzięki silnemu partnerstwu międzynarodowemu, obejmującemu instytucje z Brazylii, Bułgarii, Czech, Chorwacji, Francji, Hiszpanii, Japonii, Niemiec, Polski, Szwajcarii i Włoch. Uniwersytet Łódzki jest jedyną polską instytucją naukową uczestniczącą we Współpracy LST. Grupa z UŁ pracowała między innymi nad algorytmami kalibracji i czyszczenia danych wykorzystywanymi w LST-1, które będą również używane w pozostałych teleskopach LST. Sieć teleskopów LST będzie wykorzystywała oprogramowanie sterujące ACADA, w którego opracowaniu miał duży udział zespół z CAMK.
CTAO
CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory; www.ctao.org) będzie największym i najpotężniejszym na świecie obserwatorium astronomii promieniowania gamma. Bezprecedensowa precyzja oraz szeroki zakres energii (od 20 GeV do 300 TeV) pozwolą CTAO na zgłębienie jednych z najbardziej intrygujących zagadnień astrofizyki, obejmujących trzy główne obszary badawcze: zrozumienie pochodzenia i roli relatywistycznych cząstek kosmicznych; badanie ekstremalnych środowisk, takich jak czarne dziury czy gwiazdy neutronowe; oraz eksplorację nowych granic fizyki, w tym poszukiwanie ciemnej materii czy odstępstw od teorii względności Einsteina.
Aby objąć tak szeroki zakres energii, CTAO wykorzysta trzy typy teleskopów: teleskopy dużych rozmiarów (LST – Large-Sized Telescope), średnich rozmiarów (MST – Medium-Sized Telescope) oraz małych rozmiarów (SST – Small-Sized Telescope). Łącznie ponad 60 teleskopów zostanie rozmieszczonych w dwóch stacjach obserwacyjnych: CTAO-Północ (w Obserwatorium Roque de los Muchachos na wyspie La Palma w Hiszpanii) oraz CTAO-Południe (w Obserwatorium Paranal na pustyni Atakama w Chile).
CTAO będzie generować setki petabajtów (PB) danych rocznie. Zgodnie z zasadami otwartej nauki, CTAO będzie pierwszym obserwatorium promieniowania gamma najwyższych energii działającym w modelu otwartym, w którym dostęp do czasu obserwacyjnego będzie przyznawany na podstawie zgłaszanych propozycji badawczych, a wstępnie przetworzone dane naukowe i oprogramowanie będą publicznie dostępne.
Za budowę i eksploatację obserwatorium oraz zarządzanie jego lokalizacjami odpowiada organizacja centralna CTAO, działająca formalnie jako CTAO Europejskie Konsorcjum na rzecz Infrastruktury Badawczej CTAO (CTAO-ERIC). Jego członkami są: Austria, Chorwacja, Czechy, Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), Francja, Hiszpania, Niemcy, Polska, Słowenia, Szwajcaria i Włochy. Status obserwatora w CTAO ERIC ma również Holandia. Australia, Brazylia, Japonia, Republika Południowej Afryki oraz Stany Zjednoczone uczestniczą w procesie nawiązywania współpracy z CTAO ERIC jako partnerzy strategiczni lub strony trzecie. Grupa ta ściśle współpracuje z partnerami z całego świata, w tym z instytucjami wnoszącymi wkład rzeczowy, odpowiedzialnymi za opracowanie i dostarczenie niezbędnego sprzętu i oprogramowania, oraz z Konsorcjum CTAO, zrzeszającym naukowców zaangażowanych w naukowe wykorzystanie obserwatorium.
Kontakty
Współpraca LST:
Prof. Masahiro Teshima
LST Principal Investigator (PI)mteshima@icrr.u-tokyo.ac.jp
Grupa LST Outreach lst-outreach@cta-observatory.org
Polska grupa LST:
Prof. dr hab. Julian Sitarek jsitarek@uni.lodz.pl (Uniwersytet Łódzki)
CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory):
CTAO Communications Office
Dr. Alba Fernández-Barral
CTAO Chief Communications Officer alba.fernandezbarral@cta-observatory.org
Przewodniczący polskiej grupy CTAO:
Prof. dr hab. Jacek Niemiec jacek.niemiec@ifj.edu.pl (Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego PAN)
Materiał opracował: Prof. dr hab. Julian Sitarek
