IACT significa telescopio Cherenkov [1] o técnica de imágenes atmosféricas (o aéreas ) . [2] [3] Es un dispositivo o método para detectar fotones de rayos gamma de muy alta energía en el rango de energía fotónica de 50 GeV a 50 TeV .
Hay cuatro sistemas IACT en funcionamiento: el sistema estereoscópico de alta energía (HESS), los principales telescopios Cherenkov de imágenes gamma atmosféricas (MAGIC), el primer telescopio Cherenkov G-APD (FACT) y el sistema de matriz de telescopios de imágenes de radiación muy energética (VERITAS). El Gran Telescopio Experimental Atmosférico Cherenkov (MACE) está en construcción en Hanle, Ladakh, India, y será el IACT más alto y el segundo más grande. El Cherenkov Telescope Array (CTA) es un proyecto multinacional para construir IACT de próxima generación y está previsto que comience a recopilar datos en 2022. [4]
Debido a la rápida caída del flujo de fotones de rayos gamma procedentes de fuentes cósmicas en este régimen energético, los detectores espaciales se vuelven ineficaces debido a sus pequeñas áreas de recogida, que a menudo se limitan a unas decenas o cientos de centímetros cuadrados. En el IACT se utiliza la atmósfera terrestre como medio de detección, lo que implica una superficie de recogida de muchos cientos de metros cuadrados. Esto permite a los instrumentos IACT detectar fotones de rayos gamma en un régimen energético inaccesible para los instrumentos espaciales.
El IACT funciona obteniendo imágenes del destello muy corto de radiación Cherenkov generado por la cascada de partículas cargadas relativistas producidas cuando un rayo gamma de muy alta energía golpea la atmósfera. Esta lluvia de partículas cargadas, conocida como lluvia de aire extensa (EAS), se inicia a una altitud de 10 a 20 km. El fotón de rayos gamma entrante sufre una producción de pares en las proximidades del núcleo de una molécula atmosférica . El par electrón - positrón producido tiene una energía extremadamente alta y sufre inmediatamente una Bremsstrahlung o "radiación de frenado". Esta radiación producida es en sí misma extremadamente energética y muchos de los fotones experimentan una mayor producción de pares. Se produce una cascada de partículas cargadas que, debido a su extrema energía, produce un destello de radiación Cherenkov que dura entre 5 y 20 ns . La superficie total de la Tierra iluminada por este destello corresponde a muchos cientos de metros cuadrados, razón por la cual el área efectiva de los telescopios IACT es tan grande.
El instrumento utilizado para detectar la radiación de Cherenkov suele comprender un gran espejo segmentado que refleja la luz de Cherenkov sobre una serie de tubos fotomultiplicadores . Los tubos están acoplados a una electrónica rápida que amplifica, digitaliza y registra el patrón o imagen de la ducha. El modo de funcionamiento más eficaz es utilizar una serie de telescopios de este tipo, que normalmente pueden ubicarse a una distancia de entre 70 y 120 metros. La principal ventaja de este modo de operación es que el umbral de energía (la sensibilidad máxima) del telescopio se puede reducir a medida que se pueden eliminar los muones locales producidos por las lluvias inducidas por rayos cósmicos . Esto se debe a que el estrecho cono de luz de Cherenkov producido por los muones locales sólo será registrado por un único telescopio. La reconstrucción de la lluvia y el rechazo del fondo que ofrece una serie de telescopios proporciona un aumento de un orden de magnitud en la sensibilidad y una resolución angular y energética mejorada en comparación con un solo telescopio. Esta ventaja ha sido aprovechada con gran efecto por el conjunto de telescopios HESS, que ha detectado varias fuentes nuevas de fotones de rayos gamma de muy alta energía en los últimos años.
El IACT fue pionero en la colaboración de Whipple y condujo al descubrimiento de la emisión de TeV de la Nebulosa del Cangrejo en 1989. El telescopio Whipple de 10 m también descubrió la primera fuente extragaláctica de emisión de TeV con la detección de rayos gamma de muy alta energía. Emisión de la galaxia activa Markarian 421 . El conjunto de telescopios HEGRA fue el primer sistema en utilizar múltiples telescopios, una técnica conocida como estereoscopía . El sistema MAGIC en el Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma comenzó con un telescopio de 17 m en 2004, al que se añadió un segundo telescopio de 17 m en 2009. El primer telescopio G-APD Cherenkov (FACT) en el Roque de los Muchachos El observatorio entró en funcionamiento en 2011. [5] La colaboración HESS agregó a su sistema en Namibia un nuevo IACT de 28 m, actualmente el telescopio IACT más grande, que ha estado operativo desde julio de 2012. [ cita necesaria ]
