CTAO

Infrastructuur en gebruikersdiensten

CTAO zal bestaan uit twee observatoria: één (CTAO-N) op La Palma voor het noordelijk halfrond en één (CTAO-S) in de buurt van Paranal, Chili, voor het zuidelijk halfrond. CTAO-N zal bestaan uit 4 grote telescopen (diameter 23 m) en 9 middelgrote telescopen (12 m). CTAO-S zal bestaan uit 14 middelgrote telescopen en 37 kleine telescopen (4,3 m). De telescopen zijn strategisch geplaatst om de kans op het detecteren van door gammastraling veroorzaakte luchtdouches met meerdere instrumenten te maximaliseren. Elk type telescoop is uitgerust met gespecialiseerde detectoren die zijn afgestemd op het ontwerp ervan.

Het hoofdkantoor van CTAO ERIC is gevestigd in Bologna, Italië, en het datacenter in DESY, Zeuthen, Duitsland. Het datacenter houdt toezicht op de verwerking, verspreiding en archivering van gegevens. CTAO ERIC zal ook de bouw en exploitatie van de twee telescooparrays beheren. De bouw van de telescopen en detectoren wordt uitgevoerd door afzonderlijke consortia, waarvan de leden ook deel uitmaken van het CTAO Science Consortium. Dit consortium bestaat uit meer dan 1000 De CTAO zal bestaan uit twee telescoopcomplexen: één op het eiland La Palma, Spanje, op het noordelijk halfrond (CTAO-Noord) en één in de Atacama-woestijn bij Paranal, Chili, op het zuidelijk halfrond (CTAO-Zuid). CTAO-Noord zal bestaan uit 4 grote telescopen (met een diameter van 23 m) en 9 middelgrote telescopen (12 m). CTAO-Zuid zal bestaan uit 14 middelgrote telescopen en 37 kleine telescopen (4,3 m). De telescopen zijn strategisch opgesteld om de kans op het detecteren van door gammastraling veroorzaakte luchtdouches met meerdere instrumenten te maximaliseren. Elk type telescoop is uitgerust met gespecialiseerde detectoren die zijn afgestemd op het ontwerp ervan.

De CTAO ERIC (ook bekend als de Centrale Organisatie) is verantwoordelijk voor het beheer van de bouw en de exploitatie van het observatorium. Naast de twee locaties met telescoopvelden heeft de CTAO ERIC zijn hoofdkantoor in Bologna, Italië, en zijn Science Data Management Centre (SDMC) in Zeuthen, Duitsland. Het personeel op het hoofdkantoor verzorgt het project-, wetenschappelijk, technisch en administratief beheer, terwijl het SDMC-personeel de verwerking en langetermijnbewaring van gegevens coördineert en ondersteuning en gegevensdiensten levert aan het observatorium.

De CTAO ERIC werkt nauw samen met partners van over de hele wereld aan de ontwikkeling van het observatorium: de CTAO In-Kind Contribution Collaborations ontwikkelen essentiële hardware en software voor het observatorium, zoals de telescoopsamenwerkingsverbanden die verantwoordelijk zijn voor de bouw van elk type telescoop, en het CTAO-consortium, een internationale groep onderzoekers, werkt aan de wetenschappelijke exploitatie van het observatorium.

Voorbeelden/beschrijving van het type onderzoek

De meest energetische kosmische bronnen versnellen deeltjes tot extreme energieën door een combinatie van snelle gasbewegingen — soms bijna met de lichtsnelheid — en sterke magnetische velden. Deze omstandigheden doen zich voor rond sterren en zwarte gaten, waar invallende materie intense magnetische velden en krachtige stralen genereert, maar ook bij supernova-explosies, gammastraaluitbarstingen, stervormingsgebieden en pulsars.

Deze energetische deeltjes — of kosmische straling — worden gedetecteerd door satellieten en instrumenten op de grond. Aangezien kosmische straling zich echter niet in rechte lijnen voortbeweegt vanwege magnetische afbuigingen, blijft de oorsprong ervan onzeker. Om de kosmische deeltjesversnellers rechtstreeks te bestuderen, richten astronomen zich op de gammastraling die ze uitstralen. Gammastralingswaarnemingen helpen bij het bepalen van de maximale energie waartoe kosmische straling wordt versneld, het nauwkeurig lokaliseren van de versnellingslocaties en het blootleggen van de totale energie die in deze deeltjes zit.

Sommige kosmische-deeltjesversnellers zijn slechts kort actief en produceren daarbij bijkomende signalen, zoals hoogenergetische neutrino’s, zwaartekrachtgolven van samensmeltende zwarte gaten of neutronensterren, en elektromagnetische straling over het hele spectrum. De CTAO zal een sleutelfaciliteit zijn voor dergelijke „multi-golflengte“- en „multi-messenger“-astrofysica, waarbij gammastraalwaarnemingen aan deze gebeurtenissen worden gekoppeld.

Ten slotte zouden gammastralen de aard van donkere materie kunnen onthullen. Hoewel slechts 15% van de materie in het heelal uit bekende deeltjes bestaat, bestaat de rest waarschijnlijk uit onbekende vormen, zoals zwak-interagerende massieve deeltjes (WIMPs). Als WIMPs vernietigd worden, kunnen ze gammastraling produceren, waardoor de detectie ervan een belangrijk doel is voor de CTAO. Gerichte waarnemingen van gebieden met dichte materie, zoals het centrum van de Melkweg, zouden kunnen helpen om de aard van donkere materie te identificeren.

Toegang tot de infrastructuur

De CTAO is het eerste grondgebonden gammastralingsobservatorium dat functioneert als een open, op onderzoeksvoorstellen gebaseerde faciliteit. Waarnemingen worden geselecteerd op basis van onderzoeksvoorstellen, die bestaan uit een wetenschappelijke onderbouwing en het aantal waarnemingsuren dat nodig is om de wetenschappelijke doelstellingen te bereiken. De voorstellen worden doorgaans opgesteld door een internationale groep wetenschappers. Een selectiecommissie beoordeelt en selecteert de onderzoeksvoorstellen. De waarnemingen worden vervolgens ingepland en uitgevoerd door wetenschappelijke operationele teams ter plaatse in Chili (CTAO-Zuid) en op La Palma (CTAO-Noord).