VERITAS (комплекс телескопов)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
VERITAS
{{{Название}}}
VERITAS – массив из четырёх телескопов
Тип гамма-телескоп и астрономическая обсерватория
Расположение Аризона
Координаты 31°40′30″ с. ш. 110°57′07″ з. д.HGЯO
Высота 1268 м
Дата начала работы 1 февраля 2005 и апрель 2007
Диаметр 12 м
Угловое разрешение 0,0017 рад
Эффективная площадь
  • 100 000 м²
Сайт veritas.sao.arizona.edu​ (англ.)

VERITAS (англ. Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) — наземный комплекс телескопов, состоящий из четырёх 12-метровых оптических телескопов-рефлекторов. Используется в гамма-астрономии в диапазоне энергий фотона порядка ГэВ — ТэВ. VERITAS использует черенковские телескопы для обнаружения гамма-излучения путём наблюдения за атмосферными ливнями, вызываемыми этим излучением. Конструкция телескопов основана на 10-метровом гамма-телескопе обсерватории Уиппла и состоит из массива черенковских телескопов, развёрнутых таким образом, чтобы обеспечить наибольшую подвижность и предоставить наивысшую чувствительность в диапазоне энергий от 50 ГэВ до 50 ТэВ. Обсерватория дополняет космический гамма-телескоп Ферми благодаря большой площади зоны сбора данных и более широкому диапазону энергий детектируемых частиц. Строительство обсерватории было завершено в 2007 году.

Технические характеристики[править | править код]

VERITAS представляет собой массив из четырёх 12-метровых черенковских телескопов, удалённых друг от друга приблизительно на 100 метров.[1] Использование массива телескопов позволяет проводить стереоскопические наблюдения. Такие наблюдения позволяют установить форму атмосферного ливня, что в свою очередь даёт возможность точно устанавливать направление прихода частиц и их энергию. Высокое угловое разрешение обеспечивается поиском на каждом из телескопов центральной оси, вдоль которой распространяется ливень, и отслеживанием этих осей до точки их пересечения. Пересечение этих осей — направление на источник гамма-излучения. Каждый телескоп наблюдает атмосферные ливни в определённой области, что позволяет найти источник ливня.

Каждый телескоп имеет апертуру 12 метров, 350 зеркал на каждой антенне и поле зрения 3,5 градуса. Телескопы построены по оптической схеме Дэвиса-Коттона, в которой используется сферический отражатель. Телескопы, использующие данную оптическую схему легко собирать и выравнивать. Эта схема вызывает небольшой (примерно 4 наносекунды)[2] разброс по времени прихода сигнала. Камера каждого телескопа имеет 499 фотоэлектронных умножителей. Телескопы комплекса VERITAS, как и другие черенковские телескопы, наиболее чувствительны для космических лучей высоких энергий. Диапазон чувствительности составляет от 85 ГэВ до более чем 30 ТэВ. Разрешающая способность телескопа по энергии и углу зависит от энергии падающего гамма-луча. Так, например, при энергии 1 ТэВ разрешающая способность телескопа по энергии составляет приблизительно 17 %, а по углу — 0,08 градусов. Эффективная площадь массива составляет 100 000 м2.

Чтобы отличать полезные данные (атмосферные ливни от гамма-лучей) от шума (адронных ливней, звёздного и лунного света, мюонов), VERITAS использует трёхуровневую систему триггеров. Первый уровень — дискриминатор на каждом пикселе, использующем дискриминатор постоянной задержки (англ.). Второй уровень — триггер выбора шаблона, который отбирает только вызванные фотонами атмосферные ливни, имеющие компактную форму и случайно распределённые фоновые пульсации. Третий уровень — массив триггеров, которые ищут совпадения на разных телескопах.[3]

Черенковское излучение, произведённое космическими лучами в верхних слоях атмосферы очень слабое, поэтому наблюдения на VERITAS могут вестись только ясной безлунной ночью. Это сокращает время наблюдений до 70—100 часов каждый месяц с сентября по июнь. Муссонный климат делает невозможным работу комплекса телескопов июля по август.

История[править | править код]

Расположение телескопов VERITAS до и после перемещения

Комплекс VERITAS был построен в качестве черенковского телескопа нового поколения в западном полушарии. Изначально он задумывался как массив из семи телескопов, но построено было только четыре. Устройство телескопов было основано на действующем 10-метровом телескопе Уиппл, расположенном в обсерватории имени Уиппла, однако имело значительные улучшения отражающей оптики, эффективности улавливания света, сигнальных цепей и записывающей электроники. Это был важный шаг от предыдущего поколения телескопов, таких как телескоп Уиппл, HEGRA и черенковский атмосферный телескопе CAT.[2]

После успеха первого телескопа, в январе 2007 была завершена постройка остальных трёх и 27—28 апреля 2007 заработали все четыре телескопа комплекса.[4] Изначально телескопы № 1 и 4 были построены всего в 35 метрах друг от друга, и из-за этого практически дублировали друг друга. Летом 2009 телескоп № 1 в целях улучшения чувствительности был передвинут на новое место. После передвижения чувствительность массива выросла на 30 %, что на 60 % уменьшило время обнаружения источников гамма-излучения.[1] Более того, летом 2012 года все камеры фотоэлектронных умножителей были заменены на более эффективные, что снова улучшило чувствительность, особенно у нижней границы измерительного диапазона.[5]

Вклад в науку[править | править код]

Все галактические и внегалактические источники гамма-излучения, обнаруженные VERITAS (на 2011 год)

Наблюдения космического излучения на VERITAS позволили тщательнее изучить астрономические объекты, испускающие высокоэнергетическое излучение, такие как:[4]

Изучение этих объектов продолжается с 2008 года и с тех пор было сделано немало важных научных достижений. В первый год работы VERITAS обнаружил два новых источника ТэВ-частиц, а также произвёл подробные исследования остатков сверхновых.[6]

С 2007 до 2011 года VERITAS проводил наблюдения за Крабовидной туманностью. Были обнаружены гамма-кванты с энергией, превышающей 100 ГэВ, не согласовавшиеся с теоретической моделью пульсаров.

Большое количество времени (примерно 400 часов в год) тратится на наблюдения за примерно 128 активными ядрами галактик. Идентифицировано множество блазаров, а также выполнено глубокое исследование уже известных источников.

Также VERITAS имеет обширную программу по исследованию тёмной материи, в ходе которой проводится поиск косвенных следов гамма-лучей очень высоких энергий, которые должны возникать при аннигиляции частиц тёмной материи. Большая часть этих поисков проводится в галактическом центре и в карликовых спиральных галактиках.[7]

Коллаборация[править | править код]

VERITAS поддерживается министерством энергетики США, национальным научным фондом, Смитсоновским институтом, канадским Cоветом по естественным наукам и инженерным исследованиям (NSERC) (англ.), научным фондом Ирландии (SFI) (англ.), Исследовательским советом физики частиц и астрономии (PPARC) (англ.).

Коллаборация состоит из нескольких участников и других сотрудничающих учреждений.

Участники[править | править код]

Сотрудничающие учреждения[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Perkins, Jeremy S.; Maier, Gernot & The VERITAS Collaboration (2009), "VERITAS Telescope 1 Relocation: Details and Improvements", arΧiv:0912.3841 [astro-ph.IM] 
  2. 1 2 Krennrich, F.; Bond, I. H.; Boyle, P. J.; Bradbury, S. M.; Buckley, J. H.; Carter-Lewis, D.; Celik, O.; Cui, W.; Daniel, M.; d'Vali, M.; de la Calle Perez, I.; Duke, C.; Falcone, A.; Fegan, D. J.; Fegan, S. J.; Finley, J. P.; Fortson, L. F.; Gaidos, J.; Gammell, S.; Gibbs, K.; Gillanders, G. H.; Grube, J.; Hall, J.; Hall, T. A.; Hanna, D.; Hillas, A. M.; Holder, J.; Horan, D.; Jarvis, A.; et al. (2004). “VERITAS: The Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System”. New Astronomy Reviews. 48 (5—6): 345. Bibcode:2004NewAR..48..345K. DOI:10.1016/j.newar.2003.12.050.
  3. Weekes, T. C.; Badran, H.; Biller, S. D.; Bond, I.; Bradbury, S.; Buckley, J.; Carter-Lewis, D.; Catanese, M.; Criswell, S.; Cui, W.; Dowkontt, P.; Duke, C.; Fegan, D. J.; Finley, J.; Fortson, L.; Gaidos, J.; Gillanders, G. H.; Grindlay, J.; Hall, T. A.; Harris, K.; Hillas, A. M.; Kaaret, P.; Kertzman, M.; Kieda, D.; Krennrich, F.; Lang, M. J.; Lebohec, S.; Lessard, R.; Lloyd-Evans, J.; et al. (2002). “VERITAS: The Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System”. Astroparticle Physics. 17 (2): 221. arXiv:astro-ph/0108478. Bibcode:2002APh....17..221W. DOI:10.1016/S0927-6505(01)00152-9.
  4. 1 2 VERITAS Homepage. Smithsonian Astrophysical Observatory. Проверено 13 апреля 2015.
  5. Kieda, David (2011). “Status of the VERITAS Upgrade”. Proceedings of the 32nd International Cosmic Ray Conference (ICRC2011). 9: 14. arXiv:1110.4360. Bibcode:2011ICRC....9...14K. DOI:10.7529/ICRC2011/V09/0343.
  6. Holder, J. Status of the VERITAS Observatory // AIP Conference Proceedings / J. Holder, Acciari, Aliu … [и др.]. — 2008. — P. 657. — DOI:10.1063/1.3076760.
  7. Galante, Nicola; for the VERITAS Collaboration (2012). “Status and Highlights of VERITAS”. AIP Conference Proceedings: 202. arXiv:1210.5480 [astro-ph.HE]. DOI:10.1063/1.4772234. Используется устаревший параметр |class= (справка)