IACT ( telescopio Cherenkov de imágenes atmosféricas [o del aire ] [1] [o técnica ] [2] [3] ) es un dispositivo o método para detectar fotones de rayos gamma de muy alta energía en el rango de energía de fotones de 50 GeV a 50 TeV .
En 2017, había cuatro sistemas IACT en funcionamiento: el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS), los Grandes Telescopios Cherenkov de Imágenes Atmosféricas Gamma (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 Cerenkov (MACE) está en construcción en Hanle, Ladakh, India y se prevé que sea el IACT más alto y el segundo más grande. El Matriz de Telescopios Cherenkov (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 resultan ineficaces debido a sus pequeñas áreas de recolección, que a menudo se limitan a algunas decenas o cientos de centímetros cuadrados. En el caso del IACT, se utiliza la atmósfera terrestre como medio de detección, lo que implica un área de recolección de muchos cientos de metros cuadrados. Esto permite a los instrumentos del IACT detectar fotones de rayos gamma en un régimen energético inaccesible para los instrumentos espaciales.
El IACT funciona captando imágenes del destello muy breve de radiación Cherenkov generado por la cascada de partículas cargadas relativistas que se produce cuando un rayo gamma de muy alta energía golpea la atmósfera. Esta lluvia de partículas cargadas, conocida como lluvia de aire extensa (EAS, por sus siglas en inglés), se inicia a una altitud de 10 a 20 km. El fotón de rayos gamma entrante experimenta la producción de pares en las proximidades del núcleo de una molécula atmosférica . El par electrón - positrón producido es de energía extremadamente alta e inmediatamente sufre 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 del suelo iluminada por este destello corresponde a muchos cientos de metros cuadrados, por lo que el área efectiva de los telescopios IACT es tan grande.
El instrumento utilizado para detectar la radiación Cherenkov suele estar formado por un gran espejo segmentado que refleja la luz 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 lluvia de rayos. El modo de funcionamiento más eficaz es utilizar una serie de telescopios de este tipo, que normalmente pueden estar situados a una distancia de entre 70 y 120 metros entre sí. La principal ventaja de este modo de funcionamiento es que se puede reducir el umbral de energía (la sensibilidad máxima) del telescopio, ya que se pueden eliminar los muones locales producidos por las lluvias de rayos cósmicos inducidas. Esto se debe a que el estrecho cono de luz Cherenkov producido por los muones locales sólo se registrará con un único telescopio. La reconstrucción de la lluvia de rayos 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 único telescopio. Esta ventaja ha sido utilizada con gran eficacia por la serie de telescopios HESS, que ha detectado varias nuevas fuentes de fotones de rayos gamma de energía muy alta en los últimos años.
El IACT fue iniciado por la colaboración 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 emisión de rayos gamma de muy alta energía 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 agregó un segundo telescopio de 17 m en 2009. El Primer Telescopio Cherenkov G-APD (FACT) en el Observatorio del Roque de los Muchachos comenzó a funcionar en 2011. [5] La colaboración HESS ha agregado 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 requerida ]
