De onlangs gerenoveerde camera's van de H.E.S.S. gammastraling-telescopen in Namibië hebben hun eerste signalen van een kosmische deeltjesversneller gedetecteerd:de nieuwe camera's hebben Markarian 421 als hun eerste doelwit vastgelegd, een bekende blazar in het sterrenbeeld Ursa Major. De actieve galactische kern, 400 miljoen lichtjaar verwijderd, werd gedetecteerd tijdens een actieve toestand en met een hoge significantie. Na vier jaar ontwikkeling, testen, productie en implementatie, dit is de laatste grote mijlpaal van de H.E.S.S. I camera-upgradeproject, die werd geleid door DESY. Het succes is ook een belangrijke test voor de volgende generatie gammastralingsobservatorium, de Cherenkov-telescooparray CTA, die dezelfde cameratechnologie zal gebruiken.

Wanneer H.E.S.S. onderzoekt de mysteries van de energierijke hemel, het kijkt eigenlijk niet in het heelal, maar in de bovenste atmosfeer. Kosmische gammastraling wordt daar geabsorbeerd en produceert korte, flauwvallen, violet Cherenkov-lichtflitsen die vanaf de grond kunnen worden gedetecteerd met behulp van grote spiegels en ultrasnelle elektronica. De belichtingstijden per afbeelding zijn slechts 16 nanoseconden (miljardste van een seconde), en H.E.S.S. registreert ongeveer 300 van dergelijke gebeurtenissen per seconde. Omdat sommige afbeeldingen maar uit een paar handjes lichtdeeltjes (fotonen) bestaan, de technische vereisten om dergelijke camera's te bouwen zijn zeer uitdagend.

In de tien jaar waarvoor de originele H.E.S.S. Ik camera's zijn bediend, hun kwetsbare elektronische componenten hebben een natuurlijke veroudering ondergaan, die hun prestaties verslechterden. parallel, ook de op de markt beschikbare technologieën zijn veel verder ontwikkeld, zoals snellere Ethernet-oplossingen, en kleinere en snellere uitleeschips. Een van deze chips is de NECTAr-chip, die is ontwikkeld voor het volgende grote experiment in het veld, CTA. Daarom, in 2012 heeft de H.E.S.S. samenwerking plaatste een bestelling bij hun nieuwe medewerkers bij DESY in Zeuthen om samen te werken met collega's uit de omgeving van Parijs en de universiteiten van Leicester en Amsterdam om deze chip te gebruiken en een nieuwe, gemoderniseerde versie van de vier H.E.S.S. ik camera's.

De ingenieurs verloren geen tijd en ontwikkelden een holistisch moderniseringsconcept dat niet alleen de vervanging van afzonderlijke elektronische kaarten voorzag, maar ook een betere bekabeling, pneumatiek en ventilatieschema. De eerste van de camera's werd in juli 2015 geïnstalleerd de andere drie zijn in september 2016 naar Namibië gebracht. "De installatie is buitengewoon goed verlopen. Hoewel het een zeer geïsoleerde werksituatie is, daar in het afgelegen platteland van Namibië, het team presteerde echt geweldig en de sfeer was erg goed", vat Stefan Klepser samen, DESY projectleider van de upgrade. "Ook, Ik ben blij te kunnen zeggen dat we ruim binnen het budget en het tijdsbestek zijn gebleven dat we voor ogen hadden."

Na de installatie, software moest worden aangepast, netwerkverbindingen tot stand te brengen, en het echte leven, onverwachte problemen moesten worden opgelost. Rond kerst 2016 waren de systemen allemaal geschikt voor observatie, en als het geluk zou hebben, een oude vriend in de gammastralingshemel, de blazar Markarian 421 bleek verhoogde activiteit te vertonen. Ondanks dat het zich aan de noordelijke hemel bevindt, in het sterrenbeeld Grote Beer, het was binnen handbereik voor waarnemingen door H.E.S.S. De wetenschappers richtten de vier telescopen erop en konden duizenden beelden opnemen.

"De opgeknapte camera's leverden de eerste grootschalige demonstratie dat de NECTAr-technologie geschikt is voor teraelectronvolt-astronomie", vat Christian Stegmann samen, hoofd van het DESY-instituut in Zeuthen. "Dit doet ons uitkijken naar de laatste jaren van H.E.S.S., waar de nieuwe camera's ons verbeterde prestaties zullen bieden bij zowel zeer lage als zeer hoge energieën. En het is een veelbelovend vooruitzicht bij de volgende grote CTA van het gammastralingsobservatorium, waar DESY een belangrijke partner is."