22 januari 2022

Jacco Vink gaat met grote subsidie op jacht naar de bronnen van gammastraling

De nachtelijke hemel, met de Melkweg, zoals gezien in Namibië, met één van de H.E.S.S. telescopen op de achtergrond. Hierin gemonteerd op de juiste locatie: de gammastraling van de bronnen in de Melkweg. Credit: H.E.S.S., F. Acero.

Jacco Vink (Universiteit van Amsterdam) heeft een ‘NWO-groot’-subsidie van 1,5 miljoen euro gekregen van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Met dit geld kan Nederland zeer gespecialiseerde camera’s ontwikkelen en produceren voor de toekomstige zuidelijke Cherenkov Telescope Array (CTA) die wordt gebouwd in het noorden van Chili. Vink gaat het project uitvoeren met astronomen en natuurkundigen van de Universiteit van Amsterdam (Sera Markoff en Christoph Weniger), de Rijksuniversiteit Groningen (Manuela Vecchi en Andrey Baryshev) en het daar gevestigde NOVA-lab.

De array van 50 telescopen gaat indirect de gammastraling meten van fotonen (lichtdeeltjes) die de atmosfeer binnendringen en daar een wolk van voornamelijk elektronen genereren die met bijna de lichtsnelheid bewegen. Deze elektronen stralen daardoor een blauwachtig licht uit: Cherenkov-straling. De telescopen van de CTA registreren deze nanoseconde-flitsen van blauw licht en meten de richting waarin de elektronenwolk beweegt. In feite gebruikt CTA dus de atmosfeer als detector: hoe groter het deel van de atmosfeer dat bekeken wordt, des te gevoeliger CTA. Door dezelfde flits met meerdere telescopen te detecteren kan bovendien veel beter bepaald worden in welke richting de elektronwolk beweegt, waardoor ook de richting van het oorspronkelijke gamma-foton veel beter bepaald kan worden. Vandaar het gebruik van zoveel telescopen.

Door de flits vanuit een aantal hoeken te meten kan gereconstrueerd worden uit welke richting de gammastraling kwam en hoeveel energie het gammastralingsfoton had. De locatie van een gammastralingsbron kan zo bepaald worden met een precisie van 0,1% van de maan-diameter, terwijl afbeeldingen gemaakt kunnen worden met een pixel-grootte van 10% van de maan-diameter. Gammastralingsbronnen zijn onder andere jets, aangedreven door zwarte gaten, supernovaresten en neutronensterren, maar wellicht ook de samensmeltende neutronensterren die zwaartekrachtgolven veroorzaken. Ook zware donkere-materiedeeltjes kunnen gammastraling veroorzaken. Dus CTA hoopt ook nieuw licht te werpen op de samenstelling van deze mysterieuze en donkere component van het heelal.

CTA is een Europees project met internationale partners zoals de VS, Japan en Australië. Nederlandse astronomen zijn al langer bij de wetenschappelijke plannen van CTA betrokken, maar deelnemen aan het waarneemprogramma van CTA vereist dat je als land ook bijdraagt aan de constructie. De NWO-groot-subsidie stelt nu ook Nederland in staat dit doen. Het Nederlandse project wordt geleid vanuit de UvA, in nauwe samenwerking met de Rijksuniversiteit Groningen en het daar gevestigde NOVA-lab, gespecialiseerd in het ontwikkelen en bouwen van astronomische detectoren in serieproductie.

Deze computermontage van CTA in Chili illustreert de verschillende typen telescopen. In het midden staan de grootste telescopen bedoeld om lage energie gammastraling te meten. De straling van de hoogste energie zal gemeten worden door de 50 kleinste telescopen die verspreid zullen staan over een gebied van 2×2 km. De Nederlandse bijdrage betreft de camera’s voor deze kleine telescopen. Hier is alleen het centrum van de collectie telescopen te zien. Credit: Gabriel Pérez Diaz (IAC)/Marc-André Besel (CTAO)/ESO/ N. Risinger (skysurvey.org)/cta-observatory.org)

Dit NOVA-team zal de detectoren bouwen voor de 50 telescopen die CTA in staat moeten stellen om gammastraling van zeer hoge energieën te meten, van 10-100 tera-elektronvolt (TeV). De straling zelf wordt veroorzaakt door elektronen en protonen die zelfs een factor 10 meer energie hebben, 100-1000 TeV. Ter vergelijking: de LHC op CERN produceert protonen met energieën van 6,5 TeV.

Deeltjes met hoge energieën, zoals protonen, worden ook gedetecteerd op aarde en komen uit het heelal, de zogeheten ‘kosmische straling’, een vreemde naam omdat het niet echt om straling gaat. Deze deeltjes worden in het heelal afgebogen door kosmische magneetvelden dus wetenschappers kunnen niet zien waar ze oorspronkelijk vandaan komen. Maar de gammastraling die ze veroorzaken komt wel rechtstreeks uit de bron. Met CTA kunnen astronomen zien waar de deeltjes worden versneld, welke energieën ze kunnen bereiken en wat het energiebudget van de deeltjes in die bronnen is.

Voorlopers van de CTA staan in Namibië (H.E.S.S.) en op la Palma (MAGIC). De noordelijke CTA-array komt op La Palma, Canarische Eilanden.

NWO investeert in totaal 20 miljoen euro in zeven projecten voor vernieuwende wetenschappelijke infrastructuur. Deze ‘investeringen NWO-groot’ worden ingezet voor de aanschaf van hoogwaardige apparatuur, dataverzamelingen en software. Zo versterkt NWO de wetenschappelijke infrastructuur, die Nederlandse kennisinstellingen beschikbaar stellen aan de Nederlandse onderzoeksgemeenschap. Bron: Astronomie.nl.

Comments

  1. De Chinezen zijn er ook al druk mee bezig, handig om elkaar te kunnen controleren (lokaliseren) op gamma burst bronnen etc. bron: https://phys.org/news/2021-05-detector-gamma-rays-cosmic-sources.html

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.