Figura 1. Vista a più lunghezze d'onda della Nebulosa del Granchio e della pulsar del Granchio – il punto luminoso al centro dell'immagine. Credito:NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-Università di Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T. Temim et al.; F.Seward et al.; VLA/NRAO/AUI/NSF; Chandra/CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; Hubble/STScI
Tra gennaio e febbraio 2020, il prototipo Large-Sized Telescope (LST), l'LST-1, osservò il Pulsar del Granchio, la stella di neutroni al centro della Nebulosa del Granchio. Il telescopio, che viene commissionato sul sito CTA-Nord sull'isola di La Palma nelle Isole Canarie, stava conducendo prove ingegneristiche per verificare le prestazioni del telescopio e regolare i parametri operativi.
Le pulsar sono stelle di neutroni a rotazione molto rapida e fortemente magnetizzate che emettono luce sotto forma di due raggi, che può essere osservato dalla Terra solo quando oltrepassa la nostra linea di vista. Mentre rilevare l'emissione forte e costante o le esplosioni di sorgenti di raggi gamma con i telescopi Cherenkov atmosferici di imaging (IACT) è diventato di routine, le pulsar sono molto più difficili da rilevare a causa dei loro segnali deboli e della tipica dominanza del segnale di raggi gamma in primo piano dalle nebulose circostanti. Nonostante centinaia di ore di osservazione da parte di IACT in tutto il mondo, sono state scoperte solo quattro pulsar che emettono segnali nel regime di raggi gamma ad altissima energia, finora. Ora che l'LST-1 ha dimostrato di poter rilevare la pulsar del Granchio, entra a far parte del campo dei telescopi in grado di rilevare le pulsar di raggi gamma, convalidare il sistema di marcatura temporale e le prestazioni a basso consumo energetico del telescopio.
"Questo traguardo ci mostra che l'LST-1 si sta già comportando a un livello straordinario, rilevamento di una fonte impegnativa a tempo di record, "dice Masahiro Teshima, Direttore dell'Istituto Max-Planck per la fisica a Monaco di Baviera e Principal Investigator di LST. "Le pulsar sono uno degli obiettivi scientifici chiave degli LST, ed è entusiasmante immaginare cosa saremo in grado di ottenere quando il telescopio sarà completamente messo in servizio e operativo".
Figura 2:Fasogramma di Crab Pulsar misurato dall'LST-1. È noto che la pulsar emette impulsi di raggi gamma durante le fasi P1 e P2. La significatività mostrata è calcolata considerando l'emissione della sorgente da quelle fasi (in rosso) e gli eventi di fondo dalle fasi in grigio. Credito:Collaborazione LST
Il set di dati raccolti comprende 11,4 ore da otto notti di osservazione. La figura 2 mostra il fasogramma risultante, tracciare gli eventi dei raggi gamma in funzione della fase di rotazione della pulsar. Nelle regioni di fase contrassegnate come P1 e P2, sono attesi più raggi gamma poiché la pulsar del Granchio emette verso la Terra. L'emissione rilevata in tutte le fasi (contrassegnata in verde nella Figura 2) è una miscela di diversi contributi di fondo, compresa l'irriducibile emissione costante dalla Nebulosa del Granchio. Il segnale rilevato con LST-1 (contrassegnato in rosso in Figura 2) è innegabilmente significativo per la fase P2, mentre il segnale durante P1 è ancora marginale. L'animazione in Figura 3 evidenzia il comportamento impulsivo della sorgente durante le diverse fasi.
Informazioni sull'LST
Il Large-Sized Telescope (LST) è uno dei tre tipi di telescopio da costruire per coprire l'intera gamma di energia del CTA (da 20 GeV a 300 TeV). Gli LST disposti al centro di entrambi gli array dell'emisfero nord e sud copriranno la sensibilità a bassa energia tra 20 e 150 GeV. Ogni LST è un gigantesco telescopio del diametro di 23 metri con un'area dello specchio di circa 400 metri quadrati e una fotocamera pixelizzata fine composta da 1855 sensori di luce in grado di rilevare i singoli fotoni con un'elevata efficienza. Sebbene l'LST sia alto 45 metri e pesa circa 100 tonnellate, è estremamente agile, con la possibilità di riposizionare entro 20 secondi per catturare brevi, segnali di raggi gamma a bassa energia. Sia la rapida velocità di riposizionamento che la soglia di bassa energia fornita dagli LST sono fondamentali per gli studi di CTA sulle sorgenti di raggi gamma transitori nella nostra Galassia e per lo studio dei nuclei galattici attivi e dei lampi di raggi gamma ad alto redshift.
Telescopio prototipo LST, l'LST-1, situato nel sito CTA-Nord presso l'Osservatorio del Roque de los Muchachos dell'Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) sull'isola di La Palma. Credito:Tomohiro Inada
La collaborazione LST, è composto da più di 200 scienziati provenienti da 11 paesi:Brasile, Bulgaria, Croazia, Francia, Germania, India, Italia, Giappone, Polonia, Spagna e Svizzera. LST-1, il primo telescopio costruito su un sito CTA, è stato inaugurato nell'ottobre 2018 e da allora è in fase di collaudo. Subito dopo l'inaugurazione, il prototipo ha rilevato la sua 'prima luce' la sera del 14-15 dicembre 2018, e ha rilevato il suo primo segnale di raggi gamma dalla Nebulosa del Granchio nel novembre 2019 al suo primo tentativo.
L'LST-1 ha recentemente superato la Critical Design Review (CDR) dell'Osservatorio CTA (CTAO), il primo elemento CTA a superare tale revisione. Si prevede che il telescopio diventerà il primo telescopio CTAO una volta chiuso il CDR e formalmente accettato dal CTAO, che è previsto nel 2021.
