Die Fernrohre
Das CTAO ist das weltweit größte und leistungsfähigste bodengestützte Observatorium für die Gammastrahlenastronomie bei sehr hohen Energien. Die Teleskope des CTAO werden hochenergetische Gammastrahlen mit der abbildenden Luft-Tscherenkov-Technik aufspüren, die die Erdatmosphäre als kritischen Schritt in den Nachweisprozess einbezieht (siehe Wie das CTAO funktioniert). Wenn die Gammastrahlen mit der Erdatmosphäre interagieren, erzeugen sie Teilchenkaskaden, die extrem schnelle Lichtblitze erzeugen. Dieses „Cherenkov-Licht“ fangen die CTAO-Teleskope ein, so dass die Wissenschaftler die Gammastrahlen indirekt untersuchen können und uns einen völlig neuen Blick auf das extreme Universum ermöglichen.
Um dies zu ermöglichen, werden drei Klassen von Teleskopen benötigt, um den breiten Energiebereich des CTAO (20 GeV bis 300 TeV) abzudecken. Nach der Alpha-Konfiguration plant das CTAO vier Large-Sized Telescopes auf der Nordhalbkugel für den Niedrigenergiebereich (20 GeV bis 3 TeV), bis zu 23 Medium-Sized Telescopes, verteilt auf beide Array-Standorte, für den Kernenergiebereich (80 GeV bis 5o TeV) und bis zu 37 Small-Sized Telescopes auf der Südhalbkugel, um den Energiebereich über 2 TeV zu erweitern.
Unsere Teleskope in Zahlen
Das CTAO wird einen sehr großen Energiebereich abdecken und im Vergleich zu allen bestehenden Gammastrahlendetektoren eine hervorragende Winkelauflösung und Empfindlichkeit bieten. Mit seiner Fähigkeit, Energien zwischen 20 GeV und 300 TeV zu detektieren und seiner beispiellosen Auflösung wird das CTAO in der Lage sein, weiter als je zuvor zu beobachten und das CTAO an den Rand des bekannten elektromagnetischen Spektrums zu bringen, was einen völlig neuen Blick auf den Himmel ermöglicht.
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Die Details
Warum drei?
Jede Teleskopklasse hat die Aufgabe, einen anderen Energiebereich abzudecken. Daher sind das Design und die Verteilung der Teleskope auf den beiden CTAO-Array-Standorten wichtig. Da die Schauer, die von den energiereichsten Gammastrahlen erzeugt werden, selten sind, aber eine große Menge an Cherenkov-Licht erzeugen, verbessern viele SSTs, die über ein großes Gebiet verteilt sind, unsere Chancen, sie zu entdecken. Auf der anderen Seite sind die LSTs weniger zahlreich und haben massive Reflektoren, um die schwächeren, aber häufigen Blitze mit niedrigerer Energie einzufangen. Die MSTs erfassen den Bereich dazwischen.
Spiegel
Es mag so aussehen, als hätten unsere Teleskope einen einzigen monolithischen Spiegel, aber wenn Sie genauer hinsehen, werden Sie feststellen, dass der Reflektor jedes Teleskops aus vielen hochreflektierenden sechseckigen Spiegelfacetten besteht. Diese Konstruktion, die von Guido Horn D’Arturo in den 1930er Jahren erfunden wurde, ermöglicht es uns, sehr große Reflektoren einfacher und kostengünstiger zu bauen. Das CTAO wird computergesteuerte optische Systeme verwenden, um etwa 3.500 dieser hochglanzpolierten Spiegelfacetten aktiv auszurichten und das Licht auf die Kameras des Teleskops zu fokussieren.
Kameras
Um die kurzen Blitze des Cherenkov-Lichts zu erkennen, müssen die Kameras der Teleskope etwa eine Million Mal schneller sein als eine gewöhnliche Kamera. Dazu werden sie eine Hochgeschwindigkeits-Digitalisierungs- und Auslösetechnologie verwenden, die in der Lage ist, Schauerbilder mit einer Rate von einer Milliarde Bildern pro Sekunde zu lesen und empfindlich genug ist, um einzelne Photonen aufzulösen. Je nach Kameradesign werden Photomultiplier (PMTs) oder Silizium-Photomultiplier (SiPMs) das Licht in ein elektrisches Signal umwandeln, das dann digitalisiert und übertragen wird, um das Bild der Kaskade aufzunehmen.
