ALEGRO — уникальный гамма-телескоп для исследования быстропеременных процессов в космических источниках с экстремальным выделением энергии
Изучение космического гамма-излучения является одной из важнейших задач передовой науки, оно позволяет получить информацию, необходимую для проверки фундаментальных законов физики в наиболее экстремальных условиях во Вселенной, таких, как взрывы звезд на поздних стадиях эволюции, процессы, создаваемые нейтронным звездами и черными дырами. Для решениях этих задач в ФТИ им разрабатывается проект уникальной высокогорной гамма-обсерватории ALEGRO (совместный проект ФТИ им. с Академие наук Армении, Министерством науки, технологий и инноваций Аргентины, Гейдельберского университет (Германия) и др.) для наблюдения космических гамма-источников с чувствительностью, в разы превосходящей чувствительность телескопа им. Ферми (НАСА), что позволит искать частицы - продукты распада темной материи.
Космическое гамма-излучение несет информацию о наиболее ярких и высокоэнергичных явлениях, происходящих в нашей Галактике и далеко за ее пределами. К таким явлениям относятся взрывы звезд на поздних стадиях эволюции (сверхновые и гиперновые), потоки ультрарелятивистских частиц и ударные волны, создаваемые нейтронными звездами и черными дырами, обращающимися вокруг своей оси сотни раз в секунду, а также мощные высокоскоростные истечения (джеты) активных ядер галактик, формирующиеся в окрестности сверхмассивных черных дыр. Таким образом, наблюдение космического гамма-излучения предоставляет нам уникальную возможность получить информацию о процессах, протекающих в наиболее экстремальных условиях во Вселенной: в сверхсильных электромагнитных и гравитационных полях, при сверхъядерных плотностях материи, при ускорении частиц до сверхвысоких энергий. Эта информация необходима для проверки фундаментальных законов физики и установления новых закономерностей в условиях, принципиально недостижимых в земных лабораториях.
Для решения этих задач в ФТИ им. разрабатывается перспективный проект уникальной высокогорной гамма-обсерватории ALEGRO (Atmospheric Low Energy Gamma-Ray Observatory) для наблюдения космических гамма-источников с чувствительностью, более чем на порядок превосходящей чувствительность орбитального телескопа им. Ферми (НАСА) в диапазоне энергий 5-30 гигаэлектроновольт (ГэВ).
Обсерватория ALEGRO будет регистрировать космические гамма-кванты посредством наблюдения так называемого черенковского излучения. Это излучение вызывается высокоэнергичными вторичными электронами и позитронами, которые рождаются при взаимодействии первичного гамма-кванта с атмосферой Земли. Такие вторичные электроны и позитроны движутся со скоростями, превышающими скорость света в атмосфере.
Для достижения рекордной чувствительности и снижения пороговой энергии детектирования до 5-10 ГэВ разрабатываются новые кремниевые фотонные счетчики с высокой квантовой эффективностью. Планируется монтировать четыре чаши телескопов с диаметром около 30 м в вершинах ромба со сторонами 50–100 м (см. рис.). Площадь собирающей свет поверхности одной чаши составит около 800 кв. м, а общая площадь светособирающей поверхности составит более 3000 кв. м. Телескоп планируется установить на высоте 4–5 км над уровнем моря.
Инновационные технологии сверхчувствительного детектирования на высокогорных гамма-телескопах позволят впервые получить спектры и кривые блеска излучения гамма-всплесков и гамма-излучения от релятивистских истечений (джетов) сверхмассивных черных дыр, блазаров, остатков сверхновых звезд и других экзотических астрофизических объектов с экстремальным энерговыделением. Рекордная чувствительность телескопа в диапазоне энергий 10–1000 гигаэлектроновольт позволит искать частицы — продукты распада темной материи, исследование природы которой является одной из наиболее фундаментальных проблем современной космологии и физики элементарных частиц. Все это приведет к качественному рывку в исследованиях космических гамма-источников с экстремальным выделением энергии.
Совместно с ФТИ им. в проекте ALEGRO участвуют исследователи из Национальной академии наук Армении, Министерства науки, технологий и инноваций Аргентины, Гейдельбергского института ядерной физики (Германия), Дублинского института перспективных исследований (Ирландия), Университета штата Пенсильвания (США) и др. Оценочная стоимость проекта ALEGRO на порядок меньше стоимости современных орбитальных гамма-телескопов со сходными характеристиками.
Руководитель отделения плазмы, атомной физики и астрофизики
д. ф.-м. н. Андрей Михайлович Быков
