W środę 23 lutego 2022 r. podczas testów na terenie obserwatorium w Instytucie Astronomicznym Czeskiej Akademii Nauk w Ondřejovie jeden z dwóch teleskopów Czerenkowa SST-1M (rys. 1) zarejestrował pierwsze zdarzenia - błyski promieniowania Czerenkowa pochodzące z pęków atmosferycznych generowanych przez cząstki promieniowania kosmicznego i fotony promieniowania gamma.

Teleskopy SST-1M mają za zadanie rejestrację promieniowanie gamma z kosmicznych źródeł wysokich energii, znajdujących się zarówno w naszej galaktyce, jak i poza nią. We wspomnianej pierwszej obserwacji zarejestrowano dane z kilku kierunków na niebie, w tym z otoczenia Mgławicy Krab. Dane obejmują nie tylko rejestrację błysków pęków atmosferycznych złożonych z wielu cząstek wtórnych powstałych podczas oddziaływań wysokoenergetycznych cząstek i fotonów w atmosferze (rys. 2), ale także zapis pojedynczych cząstek z takich pęków, w szczególności mionów widocznych w kamerze jako tzw. „pierścienie mionowe” (rys. 3), które są wyraźną sygnaturą hadronowego (tzn. od protonów i jąder) pochodzenia pęku.

Dwa teleskopy SST-1M (ang. Single-mirror Small-sized Telescope) są obecnie montowane w Obserwatorium w Ondřejovie. Ten typ teleskopu został pierwotnie pomyślany jako prototyp dla całej klasy małych teleskopów dla projektu Cherenkov Telescope Array (CTA). SST-1M zostały pierwotnie ustawione i przetestowane na stanowisku badawczym w Instytucie Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie. W 2021 roku struktury teleskopów zostały przetransportowane i zainstalowane w Ondřejovie. Pierwszy teleskop jest już kompletny i przechodzi obecnie fazę uruchomienia, która obejmuje też zbieranie pierwszych danych. Drugi teleskop zostanie wyposażony w kamerę za około miesiąc (rys. 4). Następnie dwa teleskopy SST-1M rozpoczną wspólne działanie w trybie stereoskopowym. Lokalizacja w Obserwatorium w Ondřejovie oferuje znacznie lepsze warunki do testowych obserwacji astronomicznych niż stanowisko testowe w Krakowie. Celem instalacji jest optymalizacja działania całego systemu, obserwacja źródeł kosmicznego promieniowania gamma o energiach w zakresie do wielu TeV, a następnie umieszczenie w pełni przetestowanych teleskopów w optymalnej lokalizacji, na większej wysokości nad poziomem morza i o lepszych warunkach pogodowych, w ramach wybranego obserwatorium międzynarodowego.

W skład zespołu projektu SST-1M, koordynowanego przez Uniwersytet Genewski, wchodzą badacze z wielu instytucji w Polsce, Czechach, Szwajcarii i Ukrainy. Odpowiedzialność za układ optyczny teleskopów spoczywa na czeskim partnerze (Joint Laboratory of Optics of the Institute of Physics CAS i Palacky University Olomouc). Mini-sieć SST-1M jest zbudowana na terenie Instytutu Astronomicznego CAS, który zapewnia wsparcie przy budowie i eksploatacji teleskopów. Liderem polskiego zespołu jest Instytut Fizyki Jądrowej PAN, gdzie zaprojektowano, zbudowano i przetestowano strukturę mechaniczną teleskopu wraz z układem sterowania. Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie było odpowiedzialne za systemy pozycjonowania teleskopu i justowania zwierciadeł, a także serwery i oprogramowanie kamer i teleskopów. Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie zaprojektowało aktuatory do zwierciadeł i dostarczyło ich kompletny zestaw do jednego z teleskopów. Uniwersytet Jagielloński i Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie opracowały i brały udział w budowie w pełni cyfrowej elektroniki kamery, która digitalizuje sygnały ze wszystkich 2049 pikseli kamery, pomimo ich krótkiego czasu trwania, wynoszącego zaledwie kilka nanosekund, oraz utrudniającego pomiary wysokiego poziomu tła nocnego nieba. Strona polska przekazała też znaczne środki na budowę niezbędnej infrastruktury w Ondřejovie. Szwajcarscy partnerzy z Uniwersytetu Genewskiego zaprojektowali i zbudowali mechaniczne części kamery oraz unikalny system rejestracji światła Czerenkowa oparty na nowej technologii wykorzystującej fotopowielacze krzemowe (SiPM), dopiero niedawno wdrożone do astronomii promieniowania gamma.

Na UJ projekt jest realizowany w Obserwatorium Astronomicznym, gdzie pod kierunkiem mgr. inż. Krzysztofa Ziętary w Laboratorium Elektronicznym CTA prowadzone są prace nad optymalizacją działania elektroniki kamery, a w Zakładzie Astrofizyki Wysokich Energii przygotowuje się projekty naukowe do realizacji w projekcie SST-1M.

Środki finansowe umożliwiające realizację projektu zostały przyznane przez Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego decyzją nr DIR/WK/2017/12 dotyczącą finansowania kosztów wkładu krajowego wnoszonego na rzecz udziału we wspólnym międzynarodowym programie pn.: „Demonstrator technologii dla mini-sieci małych teleskopów Czerenkowa dla projektu CTA”. Program jest koordynowany przez Instytut Fizyki Jądrowej PAN w imieniu „Polskiego Konsorcjum Projektu Cherenkov Telescope Array”.

Kontakt:
prof. dr hab. Jacek Niemiec
Instytut Fizyki Jądrowej PAN
tel: +48 12 662 80 35
e-mail: Jacek.Niemiec@ifj.edu.pl

Kontakt na UJ:
prof. dr hab. Michał Ostrowski
tel. +48 660 511 882
e-mail: Michal.Ostrowski@uj.edu.pl