Telescópios Cherenkov

Um telescópio Cherenkov é um detector de raios gama de  energia muito elevada na faixa de 25 GeV a 50 TeV. Existem atualmente cinco telescópios Cherenkov em operação: CANGAROO-III, MAGIC, HESS (High Energy Stereoscopic System), VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) e HEGRA (High Energy Gamma Ray Astronomy). O HEGRA localizado na ilha de Las Palmas foi o primeiro sistema estereoscópico construído utilizando vários telescópios, que foi superado mais tarde pelo HESS na Namíbia. O maior telescópio Cherenkov no mundo é o telescópio MAGIC com um espelho de 17 metros de diâmetro e está localizado em Las Palmas.

© Telescópio MAGIC

Devido a rapidez com que diminui o fluxo de raios gama em fontes de alta energia cósmica, os detectores são ineficientes porque o espaço é limitado em sua área de captura de algumas centenas de centímetros quadrados. No caso dos telescópios Cherenkov, a atmosfera do nosso planeta é utilizada como um meio de detecção e a área de captura atinge muitos milhares de metros quadrados. Isso permite aos telescópios Cherenkov detectarem raios gama numa faixa de energia inacessíveis aos instrumentos baseados no espaço.
O telescópio Cherenkov registra a imagem do flash instantâneo de radiação Cherenkov (luz ultravioleta), que tem uma duração entre 5 e 20 ns, e devido aos raios gama de alta energia é produzida uma cascata de partículas que começa a uma altitude de 10 a 20 km, gerando pares elétron-pósitron por Bremsstrahlung (radiação de frenagem) na atmosfera. As moléculas de nitrogênio e oxigênio, as mais abundantes da atmosfera, quando despolarizadas espontaneamente emitem radiação Cherenkov que são detectadas por telescópios Cherenkov.
O telescópio Cherenkov é composto por um grande espelho segmentado, concentrando a radiação Cherenkov em uma matriz de tubos fotomultiplicadores, onde a imagem captada é amplificada, digitalizada e armazenada. A intensidade da luz registrada possibilita estimar a energia do fluxo de radiação gama de supernovas, pulsares, núcleos ativos de galáxias, etc.

Por exemplo, a galáxia ativa M87 situada a 50 milhões de anos-luz da Terra é uma fonte de raios gama ultra energéticos. Ela possui no seu centro um buraco negro com massa estimada em 6 bilhões de vezes a massa do Sol. Em 2009, os telescópios MAGIC, HESS, VERITAS, e uma rede de radiotelescópios VLBA (Very Long Baseline Array) que detetecta ondas de rádio com alta precisão espacial, obtiveram a imagem da galáxia M87 a seguir, onde o círculo branco indica a área dentro da qual há presença de raios gama de  extrema energia.

© NRAO/AUI/NSF (galáxia M87)

A maior dificuldade na detecção de fótons gama é que as cascatas atmosféricas são muito semelhantes àquelas produzidas por raios cósmicos que consistem de partículas eletricamente carregadas (como prótons). Cerca de mil imagens de chuveiros atmosféricos registrados por um telescópio Cherenkov corresponde a um fóton gama, os restantes são raios cósmicos.

© Cherenkov Telescope Array

Um projeto científico futuro é uma rede de telescópios Cherenkov, o CTA (Cherenkov Telescope Array), que propõe melhorar a captura do fluxo de raios gamas detectando faixas de energia acima de 100 TeV.

Fonte: Cosmonovas