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12.10.2017:
Mit FlashCam bestücktes Teleskop sieht erstmals Tscherenkow-Licht aus der Atmosphäre

Einer der ersten mit FlashCam aufgenommenen Teilchenschauer.

Das Aufbauteam vom MPIK vor der geöffneten Rückseite der FlashCam. (Foto: C. Föhr, MPIK)

Premiere in Berlin-Adlershof: Ende September hat der Prototyp eines mittelgroßen Teleskops („MST“) für das zukünftige Cherenkov Telescope Array seine ersten Teilchenschauer beobachtet – und das schon in der ersten Nacht nach dem Einbau der neu entwickelten Kamera „FlashCam“ in das Teleskop.

Nachdem der FlashCam Kamera-Prototyp ein umfangreiches Test- und Optimierungsprogramm im Labor am MPI für Kernphysik in Heidelberg erfolgreich durchlaufen hatte, war er bereit für Tests im Teleskop. Die rund 2 Tonnen schwere Kamera kam morgens auf dem Gelände des DESY-Zeuthen an, und schon am Nachmittag war sie am Teleskop montiert sowie ihre Steuerungs-, Überwachungs- und Kühlsysteme betriebsbereit. Nun startete der Einbau der empfindlichen Lichtsensoren, die zum Transport ausgebaut waren. Innerhalb eines Tages hatte es das Team aus Heidelberg geschafft, alle 147 Elektronikmodule mit je 12 Lichtsensoren in ihren Halterungen zu befestigen und zu verkabeln. Tests bestätigten, dass die Kamera auf Anhieb voll funktionsfähig war. FlashCam-Projektleiter German Hermann freut sich, dass alles so gut geklappt hat: „Diese kurze Aufbauzeit von nur 2 Tagen stimmt uns optimistisch für die Montage am CTA-Standort in der chilenischen Wüste, wo wir planen, 15 solcher Kameras in Teleskope einzubauen.“

Gegen das viele Hintergrundlicht in der Großstadt wurde vor die Kamera noch eine optische Absorptionsfolie montiert, damit die Lichtsensoren keinen Schaden nehmen. Denn die sind darauf ausgelegt, sehr schwache und sehr kurze Lichtblitze aufzunehmen: Sie können einzelne Photonen registrieren und in ein messbares elektronisches Signal umwandeln. In der folgenden Nacht war der Himmel klar, und das nun vollständige Teleskop sah prompt sein „erstes Licht“. Die Kamera löste mehrfach aus und die Aufnahmen erwiesen sich tatsächlich als Bilder von Teilchenschauern – genau das, was später von CTA beobachtet werden soll.

Wenn höchstenergetisches Gammalicht auf die Lufthülle der Erde trifft, zerschlägt es dort Atome, sodass Kaskaden von Elementarteilchen, sogenannte Teilchenschauer, entstehen. Diese senden blaue Lichtblitze (Tscherenkow-Licht) aus, welche sich mit Teleskopen und Hochleistungs-Kameras beobachten lassen.

Zusammen mit mehreren europäischen Partnerinstituten haben Physiker, Elektroniker und Mechaniker des MPIK für CTA einen neuartigen Kameratyp entwickelt, FlashCam. Deren Kernelemente sind eine Lichtdetektorebene und eine digitale Hochgeschwindigkeits-Ausleseelektronik, welche jeweils modular aufgebaut sind. Die am MPIK entwickelte Elektronik, Firmware und Software ermöglichen es, mehr als 30 000 Bildsequenzen pro Sekunde aufzunehmen und ohne Informationsverlust weiterzuverarbeiten.

Verantwortlich für die MST-Teleskopstruktur und die Spiegel sind Teams unter Leitung des DESY-Zeuthen.

Das Cherenkov Telescope Array (CTA) ist ein Instrument der nächsten Generation für die Gamma-Astronomie bei höchsten Energien, das die Leistungsfähigkeit bisheriger Instrumente um das Zehnfache übertreffen soll. An zwei Standorten auf der Nord- bzw. Südhalbkugel sind insgesamt etwa 120 Teleskope mit drei verschiedenen Spiegelgrößen geplant.

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Kontakt:

Dr. German Hermann
Tel.: 06221 516528
E-Mail:  german.hermann(at)mpi-hd.mpg.de

Dr. Felix Werner
Tel.: 06221 516143
E-Mail:  felix.werner(at)mpi-hd.mpg.de

 Cherenkov Telescope Array

Hochleistungskameras für die Tscherenkow-Teleskope von CTA (pdf)

Max-Planck-Gesellschaft

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