Caracterização de espelhos para telescópios Cherenkov

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Dipold, Jessica
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cherenkov Telescope Array; Espelhos; Gamma-rays; Mirrors; Raios Gama
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-22042015-141655/

Raios γ são bilhões de vezes mais energéticos do que fótons visíveis. Através da observação do céu deste tipo de radiação, é possível estudar fenômenos como a emissão de pulsares, explosões de super-novas e buracos negros, assim como os gamma ray bursts, um dos maiores mistérios da astrofísica moderna. A principal técnica utilizada em observações astrofísicas de chuveiros de raios gama é a de Telescópios Cherenkov, que podem reconstruir a trajetória dos raios γ durante sua passagem pela atmosfera observando sua emissão de radiação Cherenkov. Existem diversos experimentos bem-sucedidos em funcionamento, tais como o VERITAS, MAGIC e HESS. Em 2006 um novo observatório foi proposto, com sensibilidade uma ordem de magnitude melhor do que qualquer outro experimento atual. O Cherenkov Telescope Array (CTA) está em fase de protótipo e consistirá de dezenas de telescópios Cherenkov com tamanhos diferentes, o que possibilitará observações em muitas regiões do espectro de raios-gama. O local onde o Observatório será construído ainda não foi decidido e dependerá de várias características geográficas para fazê-lo, sendo uma das mais importantes o tempo observável, que deve ser maior que 80% para ser considerado um possível sítio. Um dos locais propostos está localizado no norte da Argentina, próximo a cidade de San Antonio de los Cobres (SAC). Para demonstrar a funcionalidade deste sítio, desenvolvemos um espaço nele para testarmos propriedades ópticas e mecânicas de quatro protótipos de espelhos, além de suas condições de condensação. Três espelhos hexagonais de Vidro/Alumínio, com 1.5 metro de base a base, e um circular de Vidro/Dielétrico, com 0.5 metro de diâmetro, todos esféricos com posição focal entre 15 e 16 metros, foram expostos às condições ambientais de SAC entre Maio/2013 até Junho/2014. Para testar a variação de suas propriedades mecânicas e ópticas devido à exposição ao meio ambiente, dois testes foram feitos. Para verificar se a curvatura e a suavidade da superfície do espelho permaneceram constantes, desenvolvemos um equipamento no Instituto de Física de São Carlos que media a posição 2f do espelho, onde a imagem formada é a menor possível, e sua Função Ponto Espalhada (PSF), o tamanho da imagem feita pelo espelho de uma fonte pontual. A posição focal de todos os espelhos foi estável, enquanto a PSF mostrou pequena variação com o tempo de exposição. Para analisar a variação da cobertura de Alumínio (ou Dielétrico) dos espelhos, nós medimos a variação de sua refletividade através de um espectrômetro portátil fabricado pela OceanOptics, que mostrou que a cobertura dielétrica é mais estável do que as de alumínio, que tiveram pouca variação entre 300-400 nm na maioria dos espelhos. E, finalmente, para testar a qualidade de ambos espelho e sítio em relação ao tempo de observação, calculamos o tempo de condensação de dois espelhos durante o período de Dezembro/2013 até Abril/2014. Isso foi feito através de fotos automáticas de cada espelho tiradas remotamente durante a noite, fornecendo dados para observar mudanças diárias na qualidade da superfície dos espelhos assim como a condensação durante esse período. Um espelho de Vidro/Alumínio e um de Vidro/Dielétrico foram testados, ambos mostrando resultados similares de aproximadamente 20% de tempo condensado, estando no limite de 80% de tempo observacional mencionado anteriormente. Através destes testes, pretendemos criar uma técnica para o cálculo do tempo de condensação em qualquer sítio proposto.