Гамма-обсерваторія Масив Черенковських Телескопів СТА

Cherenkov Telescope Array (CTA) – масив черенковських телескопів, найкраще в світі і найсучасніше передове обладнання для гамма-астрономії дуже високих енергій, відкрите для наукової спільноти. Україну прийняли дійсним членом до високопрестижного міжнародного СТА-Консорціуму в 2015 році.

Наш Університет виступив ініціатором та організатором приєднання України до СТА та складає основу Українського консорціуму в СТА. Офіційним документом про вступ України в СТА став Меморандум порозуміння (Memorandum of Understanding), підписаний проректорами Київського національшого університету імені Тараса Шевченка та Львівського національного університету імені Івана Франка , а також заступником директора Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України (м. Львів) (це організації-учасники СТА з України).
Завдання СТА-Консорціуму – розробка концепції та конструкція наукових інструментів для гамма-обсерваторії нового покоління, використання дослідницької інфраструктури для наукових досліджень в астрофізиці високих енергій, космології та фізиці фундаментальних взаємодій. СТА Консорціум ґрунтується на Меморандумі порозуміння і управляється Радою Консорціуму, що складається із представників інституцій-учасників.

Структура СТА Обсерваторії передбачає масиви телескопів в південній і північній півкулях, зокрема:

-південна ділянка (гора Серро-Параналь в пустелі Атакама (Чилі) біля Європейської південної обсерваторії ) включатиме 4 телескопи великого розміру The Large Size Telescope (LST, D ~ 24 м), 25 телескопів середнього розміру (MST, D ~ 12 м) та 70 телескопів малого розміру (SST, D ~ 6 м), загальна площа масиву ~ 4 кв. км;

-північна ділянка (Обсерваторія дель Рок де лос Мучачос на острові Ла-Пальма в Канарському архіпелазі (Іспанія) біля телескопа Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope (MAGIC) включатиме 4 телескопи великого розміру (LST) і 15 телескопів середнього розміру, загальна площа масиву ~ 0.4 кв. км.

СТА Обсерваторія ґрунтується на технологіях діючих наземних гамма-детекторів (High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) і MAGIC) сучасного покоління, але буде в десять разів чутливішою і матиме безпрецедентну просторову (біля 2') та енергетичну (ΔlgE ≈ 0.2) роздільну здатність при детектуванні джерел гамма-променів високих та дуже високих енергій від 20 ГеВ до 300ТеВ.

Науковий потенціал СТА охоплює широкий спектр астрофізичних проблем – від астрофізики релятивістських частинок (космічних променів) до пошуків проявів темної матерії та порушення Лоренц-інваріантності. СТА досліджуватиме екстремальний Всесвіт від безпосередніх околиць чорних дір до гігантських пустот (войдів) в розподілах галактик. Програма спостережень включає десять ключових наукових напрямків (Key Science Project, KSPs): огляд центру Галактики, дослідження темної матерії, центр Галактики, огляд площини Галактики, огляд Великої Магеланової Хмари, позагалактичний огляд, транзієнтні джерела, ПеВатрони – прискорювачі космічних променів, системи із зоре утворенням, активні ядра галактик, скупчення галактик.

Всі учасники СТА-Консорціуму станом на 20.04.2022:

https://www.cta-observatory.org/consortium_authors/authors_2022_04.html

До української сторони СТА-Консорціуму входять наступні вчені:

68. V. Beshley, O. Petruk

137. E. Fedorova, B. Hnatyk, R. Hnatyk, O. Sergijenko, V.I. Zhdanov

198. B. Novosyadlyj

68 : Pidstryhach Institute for Applied Problems in Mechanics and Mathematics NASU, 3B Naukova Street, Lviv, 79060, Ukraine

137 : Astronomical Observatory of Taras Shevchenko National University of Kyiv, 3 Observatorna Street, Kyiv, 04053, Ukraine

198 : Astronomical Observatory of Ivan Franko National University of Lviv, 8 Kyryla i Mephodia Street, Lviv, 79005, Ukraine

Офіційна сторінка СТА в Україні
http://www.observ.univ.kiev.ua/cta/

CTA_telescopes_scales_2020_8K_LST_trans-1 (1).png

G. Pérez, IAC, SMM (зображення з офіційного сайту CTA)
Прототип LST-1.

З 2021 р. СТА переходить в стадію побудови та експлуатації Обсерваторії (СТАО).

Телескоп великого розміру (LST) - це один з двох класів телескопів, які будуть представлені в північній ділянці СТА Обсерваторії (Обсерваторії дель Рок де лос Мучачос). Прототип LST, який називається LST-1, завершив своє будівництво і був відкритий 10 жовтня 2018 р. LST-1 наразі знаходиться на етапі введення в експлуатацію та перевірок, щоб переконатися, що прототип відповідає вимогам, висунутим CTAO та для покращення чутливості і продуктивності телескопа. Ще три LST в даній ділянці планується побудувати до середини 2024 року.


На LST-1 можна подивитись у реальному часі через веб-камери на відповідній сторінці.

CTA в Університеті

CTA-дослідження в рамках Київського національного університету імені Тараса Шевченка здійснюються в межах проєкту "Високоенергетичні процеси та прояви нової фізики в астрофізичних гамма-джерелах: внесок України в СТА".
Проєкт спрямований на проведення проривних досліджень джерел гамма-випромінювання дуже високих енергій (ГВДВЕ, понад 100 ГеВ) в складі CTA-Консорціуму (https://www.cta-observatory.org/consortium_authors/).
Автори проєкту є повноправними представниками України в СТА-Консорціумі (СТАК) з 2015 р., де розробляють три з десяти ключових наукових напрямків проєкту СТА:

  • високоенергетичні фізичні процеси в скупченнях галактик та їх прояви в ГВДВЕ (н. 1);
  • ГВДВЕ джерел галактичних космічних променів (КП) – космічних ПеВатронів (н. 2);
  • ГВДВЕ в багатоканальних дослідженнях транзієнтних джерел гамма-випромінювання, гравітаційних хвиль, та космогенних нейтрино (н. 3).

У 2015 році автори проєкту подали заявку про вступ в СТА і, завдяки рекомендаціям міжнародних експертів, Україна була прийнята повноправним учасником СТА-Консорціуму без фінансового внеску – забезпечувався супровід виконання наукової програми СТА.
Керівник проєкту як координатор Української сторони в СТА є членом вищого органу управління СТАК – Ради Консорціуму.

Ідея проєкту - дослідження екстремальних астрофізичних процесів та явищ переднього краю астрофізики та космології (природа темної матерії та темної енергії, джерела гравітаційних хвиль, космічних променів та нейтрино надвисоких енергій, фізика активних ядер галактик) на основі унікальних даних мультиТеВного гамма-діапазону, отриманих СТА – гамма-обсерваторією нового покоління, в розбудові та експлуатації якої беруть участь представники України – автори проєкту. Основна область їх відповідальності – розробка нових моделей генерування гамма-випромінювання в астрофізичних об'єктах та вибір оптимальної стратегії їх спостереження на СТАО відповідно до головних напрямків проєкту СТА (10 ключових наукових напрямків-проєктів, з яких Україна задіяна в 3-х: скупчення галактик (н. 1), прискорювачі КП: космічні ПеВатрони (н. 2) транзієнтні джерела гамма-випромінювання, гравітаційних хвиль та космогенних нейтрино (н. 3).