CTA

Responsabile: Piero Vallania

CTA (Cherenkov Telescope Array), attualmente in fase di progetto, si propone la realizzazione di un apparato di nuova generazione per la rivelazione al suolo di raggi gamma di energia compresa tra qualche decina di GeV e oltre 100TeV. Opererà come un osservatorio aperto a una vasta comunità astrofisica e fornirà una profonda conoscenza dell’universo non termico di alta energia.

Alle energie dei raggi gamma la radiazione non può essere prodotta da emissioni termiche di oggetti celesti caldi. L’energia della radiazione termica riflette la temperatura del corpo emittente e, a parte il Big Bang non c’è mai stato nulla nell’Universo conosciuto abbastanza caldo da emettere raggi gamma di tale energia. Al contrario i raggi gamma di alta energia ci permettono di sondare un universo non termico, nel quale altri meccanismi permettono la concentrazione di grandi quantità di energia in un singolo quanto di radiazione. In modalità bottom-up, i raggi gamma possono essere generati quando le particelle altamente relativistiche – accelerate per esempio nelle gigantesche onde d’urto delle esplosioni stellari – si scontrano con il gas circostante, o interagiscono con fotoni e campi magnetici. Raggi gamma di alta energia possono essere prodotti anche in modo top-down da decadimenti di particelle pesanti come ipotetiche particelle di materia oscura o stringhe cosmiche.

Gli attuali Imaging Air Cherenkov Telescopes (IACTs, come HESS, MAGIC e VERITAS) hanno chiaramente dimostrato la capacità della tecnica di imaging di scoprire decine di sorgenti cosmiche di raggi gamma di alta energia. CTA intende migliorare di un ordine di grandezza la sensibilità dell’attuale generazione di IACTs, abbassare la soglia di energia, migliorare la risoluzione angolare, ed estendere l’intervallo energetico. Tali miglioramenti saranno raggiunti con una schiera di decine di telescopi Cherenkov di diverse dimensioni: qualche telescopio molto grande, che permetterà di raggiungere una soglia di energia di qualche decina di GeV, circa 30 telescopi di dimensioni paragonabili a quelle degli attuali IACTs che consentirà di aumentare l’area efficace e migliorare la risoluzione angolare e la sensibilità, e, infine, circa 60 telescopi di piccole dimensioni in grado di estendere il limite superiore dell’intervallo di energia a oltre 100 TeV. Il Consorzio CTA prevede di operare tramite due siti, uno nell’emisfero sud e l’altro in quello nord, consentendo una copertura completa del cielo.

Il sito sud coprirà la parte centrale del piano galattico e vedrà la maggior parte delle sorgenti galattiche: sarà quindi progettato per essere sensibile in tutto l’intervallo di energia. Il sito nord sarà invece ottimizzato per l’astronomia extragalattica e quindi non richiederà la copertura delle energie più elevate.

La migliore sensibilità e la minore soglia di energia permetteranno di rilevare molte più sorgenti e di studiare brevi emissioni sporadiche mentre la migliore risoluzione angolare permetterà studi dettagliati delle regioni di emissione. Grazie alla estesa gamma di energia gli spettri di emissione di alcune sorgenti potranno essere misurati in un intervallo di energia senza precedenti, fornendo vincoli stringenti sui meccanismi di accelerazione. Inoltre la regione di energia al di sopra di qualche decina di TeV sarà esplorata per la prima volta.

CTA studierà una vasta gamma di acceleratori di particelle dell’Universo, dalle pulsar vicine, micro-quasar, venti stellari e supernove ai nuclei galattici attivi, lampi di raggi gamma e ammassi di galassie. Raggi gamma di alta energia possono essere inoltre usati per tracciare le popolazioni di particelle di alta energia, fornendo così profonde informazioni sulle sorgenti dei raggi cosmici di energia più elevata. Sono previste strette collaborazioni con osservatori operanti ad altre lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico, e con quelli che studiano raggi cosmici e neutrini.

Il progetto è attualmente nella fase preparatoria: la costruzione è prevista iniziare nel 2016, dopo la selezione di entrambi i siti prevista entro la fine del 2014, e verrà completata intorno al 2019-2020. Lo stato attuale del progetto e le relative prestazioni sono descritte in un volume dedicato della rivista Astroparticle Physics (Volume 43, marzo 2013).

Gruppo di Torino

Il gruppo di Torino si occupa in particolare di simulazioni Monte Carlo e Calibrazioni Atmosferiche.

Ciro Bigongiari

Osservatorio Astrofisico di Torino dell’INAF
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707487
ciro.bigongiari@to.infn.it

Carlo Morello

Osservatorio Astrofisico di Torino dell’INAF
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707424
c.morello@ifsi-torino.inaf.it

Antonio Stamerra

Osservatorio Astrofisico di Torino dell’INAF
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707492
stamerra@oato.inaf.it

Aurelio Siro Tonachini

Dipartimento di Fisica
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707333
tonachini@to.infn.it

Piero Vallania

Osservatorio Astrofisico di Torino dell’INAF
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707349
vallania@to.infn.it

Carlo Vigorito

Dipartimento di Fisica
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707349
vigorito@to.infn.it

Per maggiori informazioni, articoli, foto, visitare il sito ufficiale di CTA: http://portal.cta-observatory.org