ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
Космос и его эволюция изучаются с использованием всех излучений, в частности электромагнитных волн. Наблюдаемый спектр простирается от радиоволн до инфракрасного, видимого, ультрафиолетового, рентгеновского, гамма-излучения и, наконец, гамма-излучения очень высоких энергий (начиная с энергий 10 ГэВ). Наблюдения в видимом диапазоне длин волн (от 0,5 до 1 микрометра) имеют многовековую историю, гамма-астрономия с помощью спутников (от кэВ до нескольких ГэВ) и наземных телескопов (выше 300 ГэВ) появилась в конце 20-го века. Телескоп MAGIC может обнаруживать гамма-лучи очень высокой энергии в диапазоне энергий, в котором не может работать ни один другой телескоп в мире, поэтому он открывает совершенно новое окно во Вселенную.
ИСТОРИЯ
Многие попытки обнаружить высокоэнергетическое гамма-излучение с помощью массивов воздушных ливней не дали убедительных результатов. Прорыв, наконец, произошел с черенковскими телескопами, которые впервые были созданы на телескопе Уиппла в Аризоне. В 1989 году группе Уиппла удалось установить, что Крабовидная туманность является сильным галактическим источником гамма-излучения ТэВ, а затем были обнаружены два внегалактических источника — активные галактические ядра Маркарян 421 и 501.
Еще одной важной вехой стало строительство в начале 90-х годов телескопов HEGRA в Ла-Пальме, которые еще больше продвинули эту область за счет использования большего количества телескопов и стереофонической реконструкции. Успех Уиппла и HEGRA привел в 1996 году к идее создания гигантского телескопа MAGIC, чтобы охватить неизведанное окно в электромагнитном спектре, которое невозможно наблюдать с помощью спутников.
ИНСТРУМЕНТЫ
MAGIC не только огромен (у него самое большое зеркало телескопа в мире), но и является пионером ряда технических разработок, которые никогда ранее не применялись к черенковским телескопам. Зеркало очень легкое и может быть перемещено в любую точку неба менее чем за тридцать секунд.
Он состоит из 270 отдельных зеркальных панелей, которые могут независимо фокусироваться с помощью активной системы управления зеркалами, оснащенной лазерами.
Камера, полностью изготовленная в Испании, оснащена несколькими сотнями очень чувствительных и чрезвычайно быстрых фотодетекторов. Сигналы, создаваемые этими детекторами, передаются по оптическим волокнам к специальной электронике, которая оцифровывает их с самой высокой скоростью, когда-либо использовавшейся для такого рода детекторов.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
«Черенковские телескопы» — это телескопы для обнаружения гамма-лучей очень высоких энергий.
Хотя они и поглощаются в атмосфере, их можно наблюдать косвенно, поскольку процесс поглощения происходит путем создания ливня высокоэнергетических вторичных частиц. Метод Черенкова использует тот факт, что заряженные частицы в ливне излучают свет, так называемое черенковское излучение. Этот свет можно наблюдать на поверхности земли с помощью достаточно чувствительного прибора — черенковского телескопа.
НАУЧНЫЕ ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНОСТИ
MAGIC представил свои первые данные в 2004 году. В начале 2005 года телескоп проверил свою работу с использованием стандартного источника свечи в гамма-излучении очень высокой энергии, Крабовидной туманности. MAGIC обнаружила этот объект в новом электромагнитном окне, чтобы понять механизм, который производит частицы с высокими энергиями. Краб — это пульсар, то есть очень плотная звезда, которая вращается десятки раз в секунду и развивает невероятно сильные магнитные и электрические поля. MAGIC также обнаружила несколько активных галактических ядер. Это черные дыры в миллионы раз тяжелее нашего Солнца, которые прячутся в центре галактик и генерируют гигантские потоки материи, где частицы также ускоряются и генерируют гамма-лучи.
НАУКА БУДУЩЕГО
В общем случае наблюдение гамма-лучей является одним из аспектов физики астрочастиц. Астрофизика элементарных частиц — это новая область, развивающаяся на пересечении физики элементарных частиц, ядерной физики, астрофизики, гравитации и космологии. Одним из ее краеугольных камней является физика космических лучей, которая берет свое начало много десятилетий назад; затем ученые наблюдали на воздушных шарах и в лабораториях на вершинах гор множество заряженных частиц, падающих на землю. Сегодня поле существенно расширилось и включает в себя все частицы.
В частности, космические лучи, вероятно, ускоряются после взрывов сверхновых, когда газовые облака расширяются в яркую оболочку. Эти оболочки также должны обильно производить гамма-лучи.
Существует довольно много источников гамма-лучей, которые просто не идентифицированы. Многие из них населяют галактический экватор, следовательно, можно ожидать, что они находятся в нашей собственной галактике. MAGIC соберет больше гамма-лучей от этих источников и, таким образом, определит их положение и будет способствовать их идентификации.
Каждый день несколько мощных звездных взрывов освещают небо со всех сторон. Эти взрывы обычно не видны в оптические телескопы, но в гамма-лучах они очень яркие. Эти гамма-всплески длятся от нескольких секунд до нескольких минут. Наблюдаемая энергия делает их маяками, скорее всего, самых энергичных событий, известных во Вселенной. Обнаруженные 30 лет назад, эти гамма-всплески с тех пор являются объектами исследований и спекуляций.
Наблюдения за гамма-излучением очень высоких энергий также позволят искать темную материю. Этот неизвестный компонент нашей Вселенной может состоять из частиц, которые аннигилируют в гамма-лучи, которые могут быть обнаружены с помощью MAGIC вблизи черных дыр галактических центров (включая наш собственный).
