H.E.S.S.

H.E.S.S.

23°16′16″ пд. ш. 16°30′00″ сх. д.
Країна	Намібія
Розташування	Кхомас
Висота	1800 м
Відкрито	2002
Сайт:	mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/
H.E.S.S. H.E.S.S. (Намібія)
H.E.S.S. у Вікісховищі

Телескопи CT2 та CT3 із системи H.E.S.S. в Намібії.

H.E.S.S. (від англ. High Energy Stereoscopic System, «високоенергетична стереоскопічна система») — система черенковських телескопів, що призначена для вивчення γ-випромінювання в діапазоні енергій від 100 ГеВ до 100 ТеВ. Названа так на честь нобелівського лауреата з фізики Віктора Гесса, який відкрив космічні промені. Інструмент дозволяє вченим досліджувати γ-джерела, потік від яких у тисячі разів слабший потоку від Крабоподібної Туманності (найяскравішого постійного джерела гамма-випромінювання на небі). H.E.S.S. знаходиться у Намібії біля гори Гамсберг, у місцевості, добре відомій своїм гарним астрокліматом. Перший з чотирьх телескопів був введений в експлуатацію влітку 2002 року. Всі чотири задіяні у грудні 2003 року; офіційне відкриття — 28 вересня 2004 року.

Телескопи

Черенковське випромінювання

Детектування гамма-променів високих енергій за допомогою телескопа H.E.S.S. , базується на спостереженні черенковського випромінювання в атмосфері.

• Високоенергетичний гамма-фотон потрапляє в атмосферу і генерує зливу вторинних частинок. Кількість частинок досягає максимуму на висоті близько 10 км. Утворені частинки мають значну енергію і рухаються з шивидкістю більшою за швидкість світла в повітрі, внаслідок чого випромінюють слабке блакитне світло. Черенковське випромінювання зосереджено у конусі і освітлює на поверхні землі ділянку близько 250 метрів в діаметрі. Наприклад, для фотону з енергією 1 ТеВ на поверхні реєструється близько 100 фотонів видимого світла на м².
• Отримане зображення дає трек атмосферної зливи, який вказує на космічне джерело, від якого прийшов гамма-фотон. Кілька телескопів дають змогу відтворити просторову геометрію явища.

Характеристики системи

Усі чотири телескопи.

H.E.S.S. — стереоскопічна система, в якій кілька телескопів спостерігають одну й ту ж ділянку неба.

Монтування

• Головні чотири телескопи (Етап I) розташовані у квадраті зі стороною 120 метрів. Таке розташування телескопів є гарним компромісом між великою базою та бажанням щоб 2 або більше телескопів потрапляли під широку атмосферну зливу.
• Телескопи використовують альт-азимутальне монтування. Максимальна швидкість повороту системи 100 градусів на хвилину.
• Діагональ квадрата спрямована в напрямку північ-південь.

Дзеркало

• Дзеркало з міркувань економії сегментоване на 382 частини по 60 см кожна.
• Виготовлено з алюмінованого скла.
• Має фокальну довжину 15 метрів.
• Загальна площа кожного з чотирьох дзеркал — 108 м².
• Відбивна здатність >80% (300 — 600 нм).
• Орієнтація кожного сементу налаштовується двома сервоприводами.

На Етапі II передбачено розташування єдиного великого дзеркала (~ 600 м²) у центрі квадрата.

Камера

Особливості спостережуваного об'єкта вимагають від камери: малого розміру пікселя для розділення деталей зображення; широкого поля зору для спостереження протяжних об'єктів; системи, що відкидає фонове випромінювання.

• Розмір камери: 1,6 метрів в діаметрі, вага ~ 800 кг.
• Поле зору 5⁰.
• Система з 960 детекторів — мікроканальні трубки.

Система збігів

H.E.S.S. здійснює просторове відтворення атмосферної зливи для визначення її положення в просторі, тип і енергію частинки, що породила зливу. Тому записуються лише ті зливи, що спостерігаються як мінімум на двох телескопах. Система збігів отримує сигнали від кожного із телескопів і здійснює пошук відповідностей, аналізуючи затримки в сигналі від різних телескопів, які пов'язані з їхнім положенням.

Накопичення даних

Система накопичення даних (DAQ — Data Acquisition System) здійснює збір та об'єднання даних з різних телескопів та систем моніторингу. Крім того вона здійснює первинний аналіз.

• Дані з різних телескопів йдуть через 100 Mb Ethernet лінію до системи процесорів.
• Система процесорів: 16 двоядерних Pentium 800 MHz процесорів без локальних дисків. Тут дані з різних телескопів комбінуються у повну подію, що після аналізу зберігається на локальних дисках.

Моніторинг атмосфери

• Інфрачервоні радіометри на кожному телескопі вимірюють ефективну температуру в полі зору телескопа. Хмари проявляються підвищенням температури.
• Скануючий інфрачервоний радіометр оглядає усе небо кожні кілька хвилин.
• «Детектор хмар» — сканує небо лазерним променем і реєструє розсіяне на хмарах та аерозолях випромінювання.
• Оптичний телескоп вимірює прозорість атмосфери за допомогою зір.
• Метеостанція.

Застосування і досягнення проекту

Основна мета проекту H.E.S.S. — дослідження генерації і поширення високоенергетичних частинок у Всесвіті, тобто дослідження не теплового випромінювання Всесвіту. Не теплове випромінювання генерує багато різноманітних джерел. H.E.S.S. вже знайшов низку нових джерел [Архівовано 18 грудня 2010 у Wayback Machine.]:

• H.E.S.S. зареєстрував гамма-випромінювання від залишків наднових RX J1713.7-3946 [Архівовано 1 січня 2011 у Wayback Machine.] і RX J0852.0-4622 [Архівовано 1 січня 2011 у Wayback Machine.] та розділив структуру їхніх оболонок.
• H.E.S.S. додав низку об'єктів до переліку відомих пульсарів туманностей, включаючи залишок наднової G0.9+0.1 [Архівовано 1 січня 2011 у Wayback Machine.], подвійний пульсар PSR B1259-63 [Архівовано 1 січня 2011 у Wayback Machine.] і протяжну туманність MSH 15-52 [Архівовано 1 січня 2011 у Wayback Machine.].
• Досліджуються активні галактики, включаючи PKS 2155-304 [Архівовано 1 січня 2011 у Wayback Machine.] та нещодавно відкрита PKS 2005-489.

Основна мета таких інструментів як H.E.S.S. — знайти значну кількість джерел кожного типу для розумного розділення на джерел класи та класифікацію механізмів прискорення.

Див. також інші наземні черенковські гамма-телескопи

• VERITAS
• MAGIC
• ГТ-48
• CTA — Масив черенковських телескопів (проект)

Посилання

1. High Energy Stereoscopic System Project (H.E.S.S.) [Архівовано 9 грудня 2010 у Wayback Machine.]
2. Nature: High energy particle acceleration in the shell of a supernova remnant [Архівовано 24 жовтня 2006 у Wayback Machine.]
3. Science: A new population of very high energy gamma-ray sources in the Milky Way [Архівовано 30 вересня 2007 у Wayback Machine.]
4. New Scientist: Number of very high-energy gamma ray sources doubles [Архівовано 23 лютого 2008 у Wayback Machine.]
5. Aspera European network portal