Los científicos del consorcio Cherenkov Telescope Array (CTA) han detectado rayos gamma de la Nebulosa del Cangrejo utilizando un prototipo de Telescopio Schwarzschild-Couder (pSCT), demostrando la viabilidad del novedoso diseño de telescopio para su uso en astrofísica de rayos gamma. Los resultados se anunciaron el 1 de junio en la 236ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS).

"Durante cincuenta años, el diseño óptico de los telescopios de rayos gamma se ha mantenido esencialmente sin cambios. Con esta detección, hemos verificado un nuevo, diseño óptico más sofisticado que no solo ofrece un rendimiento óptico enormemente mejor, pero permite que la cámara aproveche al máximo los desarrollos modernos en sensores de luz y electrónica de alta velocidad, "dijo David Williams, investigador del Instituto de Física de Partículas de Santa Cruz (SCIPP) y profesor adjunto de física en UC Santa Cruz.

Williams es co-investigador principal de la subvención de la National Science Foundation que apoyó la construcción del telescopio. Su grupo en UCSC, incluidos varios estudiantes de pregrado, probaron sensores de luz para seleccionar el mejor modelo para usar en la cámara del telescopio y para calibrar el rendimiento de los sensores comprados para la cámara.

La Nebulosa del Cangrejo es la fuente constante más brillante de rayos gamma de muy alta energía en el cielo, por lo que detectarlo es una forma excelente de probar la tecnología pSCT. "Los rayos gamma de muy alta energía son los fotones de mayor energía del universo y pueden revelar la física de objetos extremos, incluidos los agujeros negros y posiblemente la materia oscura, ", dijo Justin Vandenbroucke de la Universidad de Wisconsin.

La detección de la Nebulosa del Cangrejo con el pSCT es más que una prueba positiva para el telescopio en sí. Sienta las bases para el futuro de la astrofísica de rayos gamma. "Hemos establecido esta nueva tecnología, que medirá rayos gamma con extraordinaria precisión, posibilitando futuros descubrimientos, ", dijo Vandenbroucke." La astronomía de rayos gamma ya está en el corazón de la nueva astrofísica de mensajeros múltiples, y la tecnología SCT lo convertirá en un jugador aún más importante ".

El uso de espejos secundarios en telescopios de rayos gamma es un salto adelante en la innovación para el campo relativamente joven de la astronomía de rayos gamma de muy alta energía. que se ha movido rápidamente a la vanguardia de la astrofísica. "Hace poco más de tres décadas, Los rayos gamma TeV se detectaron por primera vez en el universo, de la Nebulosa del Cangrejo, en la misma montaña donde se encuentra hoy el pSCT, ", dijo Vandenbroucke." Fue un gran avance, abriendo una ventana cósmica con una luz que es un billón de veces más enérgica de lo que podemos ver con nuestros ojos. Hoy dia, estamos usando dos superficies de espejo en lugar de una, y sensores y electrónica de última generación para estudiar estos rayos gamma con una resolución exquisita ".

La detección inicial de la nebulosa del cangrejo pSCT fue posible gracias al aprovechamiento de observaciones simultáneas clave con el observatorio VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) ubicado en el mismo lugar. "Hemos evolucionado con éxito de la forma en que se ha hecho la astronomía de rayos gamma durante los últimos 50 años, permitiendo que los estudios se realicen en mucho menos tiempo, ", dijo el director de VERITAS, Wystan Benbow." Varios programas futuros se beneficiarán particularmente, incluyendo estudios del cielo de rayos gamma, estudios de objetos grandes como restos de supernovas, y busca contrapartes de múltiples mensajeros para neutrinos astrofísicos y eventos de ondas gravitacionales ".

Ubicado en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Amado, Arizona:el sitio de campo más grande del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian:el pSCT se inauguró en enero de 2019 y vio la primera luz la misma semana. Después de un año de trabajos de puesta en marcha, Los científicos comenzaron a observar la Nebulosa del Cangrejo en enero de 2020, pero el proyecto lleva más de una década en marcha.

"Propusimos por primera vez la idea de aplicar este sistema óptico a la astronomía de rayos gamma TeV hace casi 15 años, y mis colegas y yo formamos un equipo en los EE. UU. y a nivel internacional para demostrar que esta tecnología podría funcionar, ", dijo el investigador principal de pSCT Vladimir Vassiliev." Lo que una vez fue un límite teórico para esta tecnología ahora está a nuestro alcance, y las continuas mejoras en la tecnología y la electrónica aumentarán aún más nuestra capacidad para detectar rayos gamma a resoluciones y velocidades con las que solo alguna vez soñamos ".

El pSCT fue posible gracias a las contribuciones de treinta instituciones y cinco socios industriales críticos en los Estados Unidos, Italia, Alemania, Japón, y mexico, y mediante financiación a través del Programa de Instrumentación de Investigación Importante de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.

"Que un prototipo de una instalación futura pueda producir un resultado tan tentador promete grandes cosas a partir de la capacidad completa, y ejemplifica el interés de NSF en crear nuevas posibilidades que permitan que un proyecto atraiga un apoyo generalizado, ", dijo el director del programa de NSF, Nigel Sharp.

Ahora demostrado, Las innovaciones actuales y futuras del pSCT sentarán las bases para su uso en el futuro observatorio Cherenkov Telescope Array, que albergará más de 100 telescopios de rayos gamma. "El pSCT, y sus innovaciones, son pioneros para el futuro CTA, que detectará fuentes de rayos gamma alrededor de 100 veces más rápido que VERITAS, cuál es el estado actual de la técnica, ", dijo Benbow." Hemos demostrado que esta nueva tecnología para la astronomía de rayos gamma funciona inequívocamente. La promesa está ahí para este nuevo e innovador observatorio, y abre una enorme cantidad de potencial de descubrimiento ".