De nyrenoverade kamerorna i H.E.S.S. gammastråleteleskop i Namibia har upptäckt sina första signaler från en kosmisk partikelaccelerator:De nya kamerorna registrerade Markarian 421 som deras första mål, en välkänd blazar i stjärnbilden Ursa Major. Den aktiva galaktiska kärnan, 400 miljoner ljusår bort, upptäcktes under ett aktivt tillstånd och med hög signifikans. Efter fyra års utveckling, testning, produktion och driftsättning, detta är den sista stora milstolpen i H.E.S.S. Jag kamerauppgraderingsprojekt, som leddes av DESY. Framgången är också ett viktigt test för nästa generations gammastrålobservatorium, Cherenkov Telescope Array CTA, som kommer att använda samma kamerateknik.

När H.E.S.S. utforskar mysterierna med högenergihimlen, den ser faktiskt inte in i universum, men vid den övre atmosfären. Kosmisk gammastrålning absorberas där och producerar korta, svag, violett Cherenkov-ljus blinkar som kan detekteras från marken med hjälp av stora speglar och ultrasnabb elektronik. Exponeringstiderna per bild är så korta som 16 nanosekunder (miljarddelar av en sekund), och H.E.S.S. spelar in cirka 300 sådana händelser per sekund. Eftersom vissa bilder bara består av några få handfulla ljuspartiklar (fotoner), de tekniska kraven för att bygga sådana kameror är mycket utmanande.

Under de tio år som den ursprungliga H.E.S.S. Jag har använt kameror, deras ömtåliga elektroniska komponenter har åldrats naturligt, vilket försämrade deras prestation. Parallellt, även den teknik som finns på marknaden har utvecklats mycket ytterligare, som snabbare Ethernet-lösningar, och mindre och snabbare avläsningschip. En av dessa marker är NECTAr-chippet, som har utvecklats för nästa stora experiment på området, CTA. Därför, 2012 har H.E.S.S. samarbete lade en beställning med sina nya medarbetare på DESY i Zeuthen för att samarbeta med kollegor från Parisområdet och universiteten i Leicester och Amsterdam för att använda detta chip och designa en ny, moderniserad version av de fyra H.E.S.S. jag kameror.

Ingenjörerna tappade ingen tid och utvecklade ett holistiskt moderniseringskoncept som inte bara förutsåg byte av enskilda elektronikkort, men också bättre kablage, pneumatik och ventilationssystem. Den första av kamerorna installerades i juli 2015, de andra tre fördes till Namibia i september 2016. "Installationen gick extremt bra. Även om det är en mycket isolerad arbetssituation, där ute på den avlägsna landsbygden i Namibia, laget presterade verkligen bra och stämningen var väldigt bra", sammanfattar Stefan Klepser, DESY projektledare för uppgraderingen. "Också, Jag är glad att kunna säga att vi höll oss väl inom budgeten och tidsramen vi siktade på."

Efter installationen, programvara behövde justeras, nätverksanslutningar som ska upprättas, och det verkliga livet, oväntade problem behövde felsökas. Runt jul 2016 var alla systemen klara för observation, och som tur var, en gammal vän på gammahimlen, blazaren Markarian 421 rapporterades visa ökad aktivitet. Trots att den ligger på den norra himlen, i stjärnbilden Ursa Major, det var inom räckhåll för observationer av H.E.S.S. Forskarna vände på de fyra teleskopen och kunde spela in tusentals bilder.

"De renoverade kamerorna levererade den första storskaliga demonstrationen att NECTAr-teknologin är lämplig för teraelektronvoltastronomi", sammanfattar Christian Stegmann, chef för DESY-institutet i Zeuthen. "Detta får oss att se fram emot de sista åren av H.E.S.S., där de nya kamerorna kommer att ge oss förbättrad prestanda vid både mycket låga och mycket höga energier. Och det är en lovande utsikt över nästa stora gammastrålobservatorium CTA, där DESY är en viktig partner."