Exakt 30 år efter den första historiska observationen av krabbnebulosan vid TeV-energier, som inledde TeV-astronomins era med Imaging Atmospheric Cherenkov Technique (IACT), ytterligare ett framsteg inom IACT-tekniken har uppnåtts. ASTRI-Horn Cherenkov-teleskopet, baserad på den innovativa Schwarzschild-Couder dubbelspegelkonfigurationen och utrustad med en innovativ kamera, har upptäckt krabbnebulosan vid TeV-energier för första gången, bevisar användbarheten av denna teknik.

1989, den allra första upptäckten av krabbnebulosan vid TeV-energier (ungefär en biljon gånger energin av synligt ljus) erhölls med Whipple-teleskopet. Denna upptäckt var initieringen av TeV astronomi, som, med sin snabba tillväxt, har lett till detektering av cirka 200 gammastrålningskällor från andra markbaserade detektorer som H.E.S.S., MAGIC och VERITAS och har banat väg för nästa generation:Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO). Eftersom gammastrålar aldrig når jordens yta, dessa instrument använder Imaging Atmospheric Cherenkov Technique (IACT) för att upptäcka biprodukten av gammastrålningens interaktion med atmosfären:Cherenkov-ljus. Interaktionen producerar kaskader av subatomära partiklar - dessa mycket energiska partiklar kan färdas snabbare än ljusets hastighet, vilket orsakar en svag och extremt kort (i storleksordningen en miljarddels sekund!) blixt av blåaktigt ljus. Cherenkov teleskop, från allra första början, har byggts enligt en typisk optisk design där ljuset reflekteras från teleskopets spegel för att fångas av kameran och sedan omvandlas till en elektrisk signal som digitaliseras och sänds för att registrera bilden av ljuset.

Det italienska nationella institutet för astrofysik (INAF) leder projektet ASTRI (Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana) som syftar till designen, utplacering och implementering av ett nytt än-till-ände prototypteleskop som föreslås för CTA Small-Sized Telescopes (SST). Detta Cherenkov-teleskop, heter ASTRI-Horn (för att hedra Guido Horn d'Arturo, en italiensk astronom som först under det senaste århundradet föreslog tekniken för tessellspeglar för astronomi), antar ett brett (10°x10°) fält Schwarzschild-Couder optisk konfiguration med dubbla spegel och är utrustad med en speciellt utformad, innovativ Silicon Photo Multiplier (SiPM) kamera som hanteras av mycket snabb avläsningselektronik. ASTRI-Horn-prototypen, belägen på Etna (Italien) vid INAF "M.C. Fracastoro" observationsstation, har tänkt som ett projekt från slut till slut som inkluderar hela dataarkiverings- och bearbetningskedjan, från rådata till slutliga vetenskapliga produkter.

Observationerna av krabbnebulosan utfördes mellan december 2018 och januari 2019, under ASTRI-Horn-teleskopets verifieringsfas, för en total observationstid på cirka 29 timmar, uppdelad i exponering på och utanför axeln. Kamerasystemet var fortfarande under utvärdering, och dess funktionalitet utnyttjades inte fullt ut. Dessutom, på grund av de senaste utbrotten av vulkanen Etna, spegelreflektionseffektiviteten reducerades delvis. Trots sådana kamera- och speglarbegränsningar, observationer gav upptäckten av krabbanebulosan med en statistisk signifikans på 5,4 s över en energitröskel på cirka 3,5 TeV, definitivt undersöka den nya tekniken och öppna en ny era för IACT.

"Resultatet som erhållits av ASTRI är en viktig milstolpe för IACT-teknologierna. Det visar att konfigurationen med dubbla spegel, Först föreslogs av den store tyske astrofysikern Karl Schwarzschild för mer än ett sekel sedan, presterar bra. Det är nu möjligt att uppnå ett mycket stort synfält med en mycket mer kompakt Cherenkov-teleskopdesign, enkelt observera mycket energiska kosmiska gammastrålar upp till några hundra TeV" säger Giovanni Pareschi, astronom vid INAF-Milano och huvudutredare för ASTRI-projektet.

Tre klasser av teleskop krävs för att täcka hela CTA-energiområdet (20 GeV till 300 TeV):Medium-Sized Telescopes (12 m diameter skål) kommer att täcka CTA:s kärnenergiområde (100 GeV till 10 TeV) medan Large-Sized Telescopes (23 m) och små teleskop (4 m) eller SST:er planeras för att utöka energiområdet under 100 GeV och över några TeV, respektive. ASTRI-Horn-teleskopet är en av tre föreslagna SST-designer som prototypas och testas för CTA:s array på södra halvklotet.

"CTA har utforskat dubbelspegeltekniken sedan projektets början, och några prototyper har realiserats med hjälp av ett sådant tillvägagångssätt:ASTRI-Horn och GCT för SST och SCT för medelstora teleskop, säger Federico Ferrini, Verkställande direktör för CTA Observatory (CTAO). "Resultatet från ASTRI-Horn-teleskopet är mycket uppmuntrande och bekräftar potentialen för tekniska framsteg för Cherenkov-astronomi."