La fotocamera prototipale Chec-S. Crediti: Christian Foehr (Mpik)
Prototipo su prototipo. È avvenuto lunedì 29 aprile, con l’installazione dello strumento Chec-S sul telescopio Astri-Horn di Serra La Nave, in Sicilia, alle pendici dell’Etna. Chec-S è il prototipo della fotocamera Chec, la Compact High Energy Camera per i piccoli telescopi di Cta, il futuro Cherenkov Telescope Array. Piccoli telescopi come, appunto, Astri-Horn, che è a sua volta uno dei tre prototipi in gara per i 70 Small-Sized Telescopes (Sst) di Cta. Il 29 aprile, dicevamo, l’installazione. E già il giorno successivo, subito dopo l’accensione della fotocamera, la prima luce: migliaia di eventi Cherenkov, tutti acquisiti nella prima sera di osservazioni. Tutto senza che si sia reso necessario alcun riallineamento dell’ottica del telescopio a seguito del montaggio di Chec. Le immagini sono apparse da subito nitide e a fuoco, con la cosiddetta Pfs del telescopio – la point spread function, un parametro usato dagli astrofisici per valutare come un sistema di imaging vede una sorgente puntiforme – in buon accordo con la dimensione dei pixel della fotocamera.
Un risultato preceduto dall’osservazione della Nebulosa del Granchio alle energie del TeV – la prima mai compiuta con un telescopio Cherenkov in configurazione a doppio specchio – ottenuta, in quel caso, con la fotocamera Cherenkov prototipale di Astri, rispetto alla quale Chec rappresenta un’alternativa in grado di funzionare su entrambi i prototipi di Stt dual-mirror di Cta. Chec-S, in particolare, è un fotomoltiplicatore al silicio formato da 2048 pixel, che installati su Astri-Horn coprono un campo di vista di circa 9 gradi per 9.
Ciò che rende Chec una fotocamera unica per Sst a doppio specchio è la sua capacità di catturare la luce Cherenkov non come immagini fisse ma come “film”: una sorta di video da centinaia di fotogrammi, ciascuno della durata di un miliardesimo di secondo. L’animazione qui sotto lo mostra con chiarezza. A sinistra si vedono i singoli sciami – “docce”, in gergo – attraversare il campo di vista della fotocamera, mentre a destra viene mostrata la carica collezionata da ciascun pixel. La maggior parte di queste immagini è il risultato di “docce” innescate – a centinaia di metri dal telescopio – da raggi cosmici con energia pari a centinaia di TeV.
Crediti: Jason Watson (Oxford/Mpik)
Due le caratteristiche che immediatamente si notano. Anzitutto, dall’immagine fissa (quella a destra) non è facile capire la direzione di provenienza dello sciame. È un po’ come osservare un treno con due locomotori a entrambi i lati: per sapere qual è quello di testa bisogna guardarlo mentre si muove. Qui avviene esattamente la stessa cosa: osservando il riquadro a sinistra ogni ambiguità sparisce, e diventa subito evidente da quale direzione è giunta la luce Cherenkov. Secondo aspetto degno di rilievo è che ciascuna di queste immagini ha una durata di 128 nanosecondi: ciò consente alla luce Cherenkov di propagarsi lungo l’intero campo di vista senza interruzioni, cosa che non era possibile con le fotocamere Cherenkov di generazione precedente.
Il telescopio Astri a Serra La Nave, Catania. Crediti: Astri/Inaf
«L’integrazione di Chec-S su Astri è stata estremamente facile. Abbiamo dimostrato che i team possono lavorare insieme in modo efficiente, e che su un telescopio a due specchi come Astri, la fotocamera Chec funziona bene», dice Richard White, group leader al Max-Planck-Institut für Kernphysik e coordinatore del progetto Chec. «Otteniamo immagini Cherenkov nitide e pulite che attraversano la fotocamera, e i risultati corrispondono quasi alla perfezione a quanto previsto dalle simulazioni Monte Carlo. Entrambi i team hanno lavorato sodo per giungere a questo risultato, e sono estremamente grato per il loro impegno».
«Il successo dell’integrazione di Chec-S su Astri-Horn», aggiunge il project manager di Astri-Horn, Salvatore Scuderi, ricercatore all’Inaf di Catania, «è il risultato da una parte dell’elevata qualità del design del telescopio, pensato per permettere il montaggio di altre camere Cherenkov adatte a un disegno ottico a due specchi, e dall’altra dell’accurato lavoro di preparazione e supporto del team Astri».
Il passo successivo è atteso per metà giugno, quando i due team Chec e Astri-Horn tenteranno le osservazioni con la luce lunare: una prova cruciale per verificare che il sistema soddisfi alcuni fra i requisiti più severi di Cta.
Fonte: “CHEC-S Camera Achieves First Light on the ASTRI-Horn Telescope”