Tussen januari en februari 2020, het prototype Large-Sized Telescope (LST), de LST-1, observeerde de Crab Pulsar, de neutronenster in het centrum van de Krabnevel. de telescoop, die in gebruik wordt genomen op de CTA-North-site op het eiland La Palma op de Canarische Eilanden, voerde technische runs uit om de prestaties van de telescoop te verifiëren en de bedrijfsparameters aan te passen.

Pulsars zijn zeer snel roterende en sterk gemagnetiseerde neutronensterren die licht uitstralen in de vorm van twee bundels, die alleen vanaf de aarde kan worden waargenomen wanneer we onze gezichtslijn passeren. Terwijl het detecteren van de sterke en gestage emissie of uitbarstingen van gammastralingsbronnen met Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACT's) routine is geworden, pulsars zijn veel moeilijker te detecteren vanwege hun zwakke signalen en de typische dominantie van het voorgrond-gammastraalsignaal van de omringende nevels. Ondanks honderden observatie-uren door IACT's over de hele wereld, er zijn slechts vier pulsars ontdekt die signalen uitzenden in het zeer energierijke gammastralingsregime, tot dusver. Nu de LST-1 heeft laten zien dat hij de Crab pulsar kan detecteren, het voegt zich bij het veld van telescopen die gammastraalpulsars kunnen detecteren, het valideren van het tijdstempelsysteem en de energiezuinige prestaties van de telescoop.

"Deze mijlpaal laat ons zien dat de LST-1 al op een buitengewoon niveau presteert, het detecteren van een uitdagende bron in recordtijd, " zegt Masahiro Teshima, Directeur van het Max-Planck-Instituut voor natuurkunde in München en hoofdonderzoeker van LST. "Pulsars zijn een van de belangrijkste wetenschappelijke doelen van de LST's, en het is opwindend om je voor te stellen wat we zullen kunnen bereiken als de telescoop volledig in gebruik is genomen en operationeel is."

De verzamelde dataset omvat 11,4 uur van acht observatienachten. Figuur 2 toont het resulterende phasogram, het plotten van de gammastraalgebeurtenissen als een functie van de pulsar-rotatiefase. In de fasegebieden gemarkeerd als P1 en P2 er worden meer gammastraling verwacht als de Crab-pulsar naar de aarde zendt. De in alle fasen gedetecteerde emissie (groen gemarkeerd in figuur 2) is een mengsel van verschillende achtergrondbijdragen, inclusief de onherleidbare gestage emissie van de Krabnevel. Het met de LST-1 gedetecteerde signaal (rood gemarkeerd in figuur 2) is onmiskenbaar significant voor fase P2, terwijl het signaal tijdens P1 nog marginaal is. De animatie in figuur 3 belicht het pulsgedrag van de bron tijdens de verschillende fasen.

Over de LST

De Large-Sized Telescope (LST) is een van de drie typen telescopen die gebouwd zijn om het volledige energiebereik van CTA (20 GeV tot 300 TeV) te dekken. LST's die in het midden van zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond zijn gerangschikt, dekken de lage-energiegevoeligheid tussen 20 en 150 GeV. Elke LST is een gigantische telescoop met een diameter van 23 meter met een spiegeloppervlak van ongeveer 400 vierkante meter en een fijne pixelcamera gemaakt van 1855 lichtsensoren die individuele fotonen met hoge efficiëntie kunnen detecteren. Hoewel de LST 45 meter hoog is en ongeveer 100 ton weegt, het is extreem wendbaar, met de mogelijkheid om binnen 20 seconden te herpositioneren om korte, laagenergetische gammastralingssignalen. Zowel de hoge herpositioneringssnelheid als de lage energiedrempel die door de LST's wordt geboden, zijn van cruciaal belang voor CTA's studies van voorbijgaande gammastralingsbronnen in onze eigen Melkweg en voor de studie van actieve galactische kernen en gammastraaluitbarstingen bij hoge roodverschuiving.

De LST-samenwerking, bestaat uit meer dan 200 wetenschappers uit 11 landen:Brazilië, Bulgarije, Kroatië, Frankrijk, Duitsland, Indië, Italië, Japan, Polen, Spanje en Zwitserland. De LST-1, de eerste telescoop gebouwd op een CTA-site, werd in oktober 2018 ingehuldigd en wordt sindsdien getest bij inbedrijfstelling. Kort na de inhuldiging, het prototype detecteerde zijn 'eerste licht' op de avond van 14-15 december 2018, en het detecteerde zijn eerste gammastralingssignaal van de Krabnevel in november 2019 bij zijn eerste poging.

De LST-1 is onlangs geslaagd voor de Critical Design Review (CDR) van het CTA Observatory (CTAO), het eerste CTA-element dat een dergelijke beoordeling doorstaat. De telescoop zal naar verwachting de eerste CTAO-telescoop worden zodra de CDR is gesloten en formeel is aanvaard door de CTAO, die in 2021 wordt verwacht.