Le prototype de télescope ASTRI-Horn est situé à la station d'observation de l'Observatoire d'astrophysique INAF de Catane, à Serra La Nave, sur l'Etna, où il a été installé en 2014. Le miroir à glands primaire a un diamètre de 4 mètres et le miroir monolithique secondaire a un diamètre de 1,8 mètre. Crédit :Observatoire Cherenkov Telsecope
Exactement 30 ans après la première observation historique de la nébuleuse du Crabe aux énergies TeV, qui a ouvert l'ère de l'astronomie TeV avec la technique d'imagerie atmosphérique Cherenkov (IACT), une autre avancée dans la technologie IACT a été réalisée. Le télescope ASTRI-Horn Cherenkov, basé sur la configuration innovante à double miroir Schwarzschild-Couder et équipé d'une caméra innovante, a détecté pour la première fois la Nébuleuse du Crabe à des énergies TeV, prouver la viabilité de cette technologie.
En 1989, la toute première détection de la nébuleuse du Crabe à des énergies TeV (environ un billion de fois l'énergie de la lumière visible) a été obtenue avec le télescope Whipple. Cette découverte fut le début de l'astronomie TeV, lequel, avec sa croissance rapide, a conduit à la détection d'environ 200 sources de rayons gamma provenant d'autres détecteurs au sol comme H.E.S.S., MAGIC et VERITAS et a ouvert la voie à la prochaine génération :le Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO). Parce que les rayons gamma n'atteignent jamais la surface de la Terre, ces instruments utilisent la technique d'imagerie atmosphérique Cherenkov (IACT) pour détecter le sous-produit de l'interaction des rayons gamma avec l'atmosphère :la lumière Cherenkov. L'interaction produit des cascades de particules subatomiques - ces particules hautement énergétiques peuvent voyager plus vite que la vitesse de la lumière, ce qui provoque un faible et extrêmement court (de l'ordre du milliardième de seconde !) de lumière bleutée. télescopes Cherenkov, depuis le tout début, ont été construits selon une conception optique typique où la lumière est réfléchie par le miroir du télescope pour être capturée par la caméra, puis est convertie en un signal électrique qui est numérisé et transmis pour enregistrer l'image de la lumière.
L'Institut national italien d'astrophysique (INAF) dirige le projet ASTRI (Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana) visant à la conception, déploiement et mise en œuvre d'un nouveau prototype de télescope de bout en bout proposé pour les télescopes de petite taille (SST) du CTA. Ce télescope Cherenkov, nommé ASTRI-Horn (en l'honneur de Guido Horn d'Arturo, astronome italien qui a proposé pour la première fois au siècle dernier la technologie des miroirs tesselés pour l'astronomie), adopte une configuration optique à double miroir Schwarzschild-Couder à champ large (10°x10°) et est équipé d'un Caméra photo-multiplicateur au silicium innovante (SiPM) gérée par une électronique de lecture très rapide. Le prototype ASTRI-Horn, situé sur l'Etna (Italie) à la station d'observation INAF "M.C. Fracastoro", a été conçu comme un projet de bout en bout incluant toute la chaîne d'archivage et de traitement des données, des données brutes aux produits scientifiques finaux.
Crédit :Observatoire Cherenkov Telsecope
Les observations de la Nébuleuse du Crabe ont été réalisées entre décembre 2018 et janvier 2019, lors de la phase de vérification du télescope ASTRI-Horn, pour une durée totale d'observation d'environ 29 heures, divisé en exposition source sur et hors axe. Le système de caméra était toujours en cours d'évaluation, et sa fonctionnalité n'a pas été pleinement exploitée. De plus, en raison des récentes éruptions du volcan Etna, l'efficacité de réflexion du miroir a été partiellement réduite. Malgré ces limitations de caméra et de miroirs, les observations ont permis de détecter la nébuleuse du Crabe avec une signification statistique de 5,4 s au-dessus d'un seuil d'énergie d'environ 3,5 TeV, sonder définitivement les nouvelles technologies et ouvrir une nouvelle ère pour IACT.
« Le résultat obtenu par ASTRI est une étape importante pour les technologies IACT. Il démontre que la configuration à double miroir, proposé pour la première fois par le grand astrophysicien allemand Karl Schwarzschild il y a plus d'un siècle, fonctionne bien. Il est maintenant possible d'obtenir un très grand champ de vision avec un télescope Cherenkov beaucoup plus compact, observant facilement des rayons gamma cosmiques très énergétiques jusqu'à quelques centaines de TeV" explique Giovanni Pareschi, astronome à l'INAF-Milano et chercheur principal du projet ASTRI.
Tracé alpha de l'observation ASTRI-Horn de la Nébuleuse du Crabe réalisée en décembre 2018. Les observations ont été effectuées en pointant vers la Nébuleuse du Crabe pendant 12,4 heures (croix bleues) puis en pointant vers un autre champ sans aucune source gamma pendant 12 heures supplémentaires afin de évaluer le fond (croix rouges). La comparaison de l'excès de comptes dans la direction de la nébuleuse du Crabe par rapport à l'arrière-plan montre clairement la détection de la nébuleuse du Crabe. Crédit :Observatoire Cherenkov Telsecope
Trois classes de télescopes sont nécessaires pour couvrir toute la gamme d'énergie du CTA (20 GeV à 300 TeV) :(23 m) et des télescopes de petite taille (4 m) ou SST sont prévus pour étendre la gamme d'énergie en dessous de 100 GeV et au-dessus de quelques TeV, respectivement. Le télescope ASTRI-Horn est l'un des trois modèles SST proposés en cours de prototypage et de test pour le réseau de l'hémisphère sud du CTA.
« Le CTA explore la technologie du double miroir depuis le tout début du projet, et quelques prototypes ont été réalisés selon une telle approche :l'ASTRI-Horn et le GCT pour le SST et le SCT pour le Medium-Sized Telescope, " dit Federico Ferrini, Directeur Général de l'Observatoire du CTA (CTAO). "Le résultat obtenu par le télescope ASTRI-Horn est très encourageant et confirme le potentiel d'avancée technologique pour l'astronomie Cherenkov."
