Nov pogled v visokoenergijsko vesolje

Na observatoriju Roque de los Muchachos na kanarskem otoku La Palma so predstavili štiri velike teleskope LST (Large-Sized Telescopes), namenjene opazovanju pojavov z najvišjimi energijami v vesolju. Pri projektu od leta 2013 sodelujeta Univerza v Novi Gorici in Institut Jožef Stefan (IJS), ki sooblikujeta znanstveno strategijo observatorija in njegov raziskovalni program.

Dokončanje štirih teleskopov LST predstavlja pomemben mejnik pri izgradnji Observatorija polja teleskopov Čerenkova (CTAO), ki bo največji in najobčutljivejši observatorij za astronomijo z visokoenergijskimi žarki gama na svetu, so sporočili z Univerze v Novi Gorici. Slovenija je januarja 2025 postala ena od ustanovnih članic CTAO ERIC, mednarodne organizacije, ki jo je Evropska komisija ustanovila za izgradnjo in upravljanje observatorija. Raziskovalci novogoriške univerze in IJS sodelujejo tako pri njegovem znanstvenem programu kot pri tehnološkem razvoju.

Prvi teleskop, LST-1, že izvaja znanstvena opazovanja, preostali trije pa vstopajo v fazo zagona in preizkušanja. Celoten observatorij CTAO bo ob dokončanju obsegal več kot 60 teleskopov na dveh lokacijah: severnem observatoriju na La Palmi in južnem v puščavi Atacama v Čilu. Kot so pojasnili raziskovalci na UNG, v vesolju potekajo številni visokoenergijski procesi, od eksplozij zvezd in hitro vrtečih se nevtronskih zvezd do dogajanja v okolici supermasivnih črnih lukenj, pri katerih lahko delci dosežejo energije mnogo višje od tistih, ki jih lahko ustvarimo v zemeljskih laboratorijih. Te procese pogosto spremlja nastanek elektromagnetnega sevanja zelo visokih energij, tako imenovanih visokoenergijskih žarkov gama. Z njihovim opazovanjem lahko astrofiziki proučujejo vesoljske pospeševalnike delcev in okolico črnih lukenj ter iščejo namige o naravi temne snovi.

Vsak od štirih teleskopov LST ima zrcalo s premerom 23 metrov in zaznava šibke bliske Čerenkove svetlobe, ki nastanejo ob vstopu žarkov gama v Zemljino ozračje. S sočasnim opazovanjem lahko teleskopi določijo smer prihoda in energijo žarkov gama ter proučujejo oddaljene vesoljske izvore. Proti novemu cilju se lahko usmerijo v manj kot 20 sekundah, kar omogoča hitro odzivanje na dogodke, kot so izbruhi žarkov gama ali zlitja nevtronskih zvezd.

Slovenski raziskovalci v sklopu projekta raziskujejo izvore visokoenergijskih vesoljskih delcev in naravo temne snovi, ki je doslej še nismo neposredno zaznali. Pri raziskavah uporabljajo napredne metode analize podatkov, vključno z umetno inteligenco in strojnim učenjem. Za prihodnja opazovanja CTAO bo ključnega pomena tudi povezovanje s podatki drugih observatorijev, ki zaznavajo vesoljske delce, nevtrine in gravitacijske valove. Takšen pristop, imenovan večglasniška astronomija, omogoča proučevanje istih vesoljskih pojavov z različnimi vrstami signalov in s tem celovitejše razumevanje fizikalnih procesov, ki jih povzročajo. Slovenija prispeva tudi k tehnološkemu razvoju CTAO, in sicer s sodelovanjem pri razvoju in izgradnji ramanskega lidarja, namenjenega spremljanju stanja ozračja nad observatorijem na La Palmi. Lidar z laserskimi pulzi meri lastnosti ozračja in zagotavlja podatke, potrebne za popravke teleskopskih meritev. Raziskovalci novogoriške univerze in IJS instrument razvijajo v sodelovanju s partnerji iz Španije in Italije. Po uspešnem preizkusu prototipa na La Palmi zdaj poteka izgradnja končnega sistema, ki je predviden kot skupni tehnološki prispevek k observatoriju CTAO.