Il CTA: una schiera di telescopi Cherenkov

Si tratta di un osservatorio per esplorare i fenomeni transienti e violenti che avvengono nell'Universo alle alte energie.

I raggi gamma sono un tipo speciale diradiazione che ci permette di osservare ifenomeni più estremi dell'Universo. Nella nostraGalassia CTA sarà in grado di rivelare oltre unmigliaio di oggetti celesti, quali buchi neri, restidi supernova, zone di formazione stellare, pulsarse sorgenti in sistemi binari. Più lontano, ciaspettiamo di rivelare centinaia di galassie, inparticolare quelle che ospitano buchi nerisupermassivi nel loro centro. Qui sotto leimmagini gamma della zona intorno al centrodella nostra Galassia sono confrontate con lasimulazione di quello che CTA vedrà nellastessa regione di cielo.

A caccia di buchineri massivi Al centro della nostra Galassia, così come dimolte altre, si nasconde un enorme buco nero.La materia vicino al buco nero non puòsfuggire e viene catturata in grande quantità.Le regioni intorno ai buchi neri sonocaratterizzate da intensi campi magnetici e sipensa che siano proprio i campi magnetici i

responsabili della formazione di getti dimateria ed energia. Studiando il centro dellanostra Galassia, così come delle altre, CTAchiarirà i meccanismi di formazione dei getti.

Raggi cosmici La scoperta che la terra è continuamentebombardata da un flusso di particelleprovenienti dallo spazio risale al 1912. Sonoper lo più protoni e vengono chiamati raggicosmici. La loro sorgente è ancora sconosciutaperché le loro traiettorie sono curvate dalcampo magnetico della galassia. I raggi gammache sono prodotti insieme ai raggi cosmici,invece, si propagano in linea retta e possonotracciare i luoghi di origine dei raggi cosmici,facendo di CTA il migliore strumento perrisolvere il mistero dell'origine dei raggi cosmici

Vedere i raggi gamma I Telescopi

I raggi gamma che verranno rivelati da CTA nonpossono raggiungere il suolo. Una volta penetratinell'atmosfera, interagiscono e producono unacascata di particelle secondarie. I telescopi checompongono CTA fanno foto di queste cascatedi particelle e ricostruiscono la direzione d'arrivodi ogni raggio gamma. Molte delle particelle checompongono la cascata si muovono a velocitàsuperiore a quella della luce nell'aria. Anche sepuò sembrare sorprendente, questo non vacontro nessuna legge della fisica perché lavelocità della luce nell'aria è inferiore alla velocitàdella luce nel vuoto. Le particelle possono quindiviaggiare più veloci della luce nell'aria (anche se

la loro velocità rimane sempre minore di quelladella luce nel vuoto). Nel 1934, il fisico russoPavel Cherenkov notò che questo fenomenoproduceva una luminiscenza bluastra,concettualmente simile al boato cheaccompagna il superamento della velocità delsuono Tale luminescenza prende il nome di luceCherenkov. CTA vedrà proprio questa luce e, dalmomento che potrà contare sull’aiutodell'atmosfera, sarà molto sensibile a questiraggi gamma.

Cos'è un raggio gamma? I raggi gamma sono una forma di radiazionemolto più energetica della luce visibile. Ineffetti, il CTA vedrà fotoni 10.000 miliardidi volte più energetici di quelli della lucevisibile. Per nostra fortuna, questiconcentrati di energia non arrivano al suoloma sono fermati dall'atmosfera.

Tempistica La costruzione dei primi elementi del CTAinizierà nel 2014. Appena i primi telescopisaranno completati, gli scienziati inizierannoad utilizzarli garantendo fin da subito losfruttamento scientifico. La selezione dei duemigliori siti osservativi è in corso; devonoessere altipiani molto secchi e con un'areapianeggiante sufficiente per ospitare un grannumero di telescopi.

La scienza Quando i raggi gamma di origineceleste penetrano nell'atmosferadelle Terra, producono lampi diluce bluastra.

I nostri occhi non li possono vedere poichéquesti lampi sono brevissimi (durano pochimiliardesimi di secondo) e molto deboli(meno di un decimillesimo del fondo delcielo notturno). Il CTA li rivelerà grazie aisuoi grandi telescopi, capaci di raccoglierequanta più luce possibile, ed ai suoistrumenti straordinariamente veloci esensibili. Il CTA avrà anche un'altracapacità: grazie alla molteplicità deitelescopi, raccoglierà molte immagini dellaluce prodotta da ogni singolo fotone gamma,permettendo di determinare con precisionela sua direzione d'arrivo.

La generazione attuale L'attuale generazione degli esperimenti cheutilizzano telescopi Cherenkov perl'osservazione dei raggi gamma da Terraproduce risultati scientifici fin dal 2003.Questi esperimenti hanno permesso diportare il numero di sorgenti gammaconosciute da circa 10 ad oltre 100 in 10anni. Scopo del CTA è moltiplicarenuovamente per 10 il numero delle sorgenti,arrivando a rivelare più di 1000 oggetticelesti. I telescopi gamma attualmenteoperativi al suolo sono:

• H.E.S.S. formato da cinque telescopi,quattro da 12 m e uno da 28 m didiametro, operativo in Namibia

• MAGIC una coppia di telescopi da 17 mdi diametro sull'isola di La Palma

• VERITAS formato da quattro telescopi da12m di diametro in Arizona (USA)

“Sfruttando i suoi numerosi telescopi, CTA sarà in grado di otteneremolte immagini della luce prodotta da ogni singolo fotone.”

Ringraziamenti Questo opuscolo è stato prodotto con fondi del settimo programma quadro dell'Unione europea([FP7/2007-2013][FP7/2007-2011]) nel quadro dell'accordo n.262053. Le immagini utilizzate sono stategentilmente fornite da G Perez (IAC, SMM), dalla NASA e dalle collaborazioni HESS, VERITAS e MAGIC.

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Siti proposti per gli osservatoriCTA nell'emisfero nord enell'emisfero sud

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