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30.09.2015
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Erste Gammastrahlenbilder von neuer H.E.S.S.-Kamera

Meilenstein für umfangreiches Upgrade des Gamma-Observatoriums in Namibia

Am Gammastrahlen-Observatorium H.E.S.S. in Namibia ist die erste von vier neuen Gammastrahlenkameras in Betrieb gegangen. Ein zehnköpfiges Team vom DESY-Standort Zeuthen hatte die Kamera im Juli montiert und dabei 200 Elektronikboards sowie ein neues Lüftungssystem installiert. Nach Anbindung an das Netzwerk und das Datennahmesystem von H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) zeichnete die neue, schnellere Kamera jetzt die ersten kosmischen Gammastrahlen auf.

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Die neue Kamera, montiert am Teleskop. Bild: Stefan Klepser/DESY
Mit H.E.S.S. beobachten Physiker kosmische Gammastrahlung, die uns von den energiereichsten Objekten im Universum erreicht: Supernova-Explosionen, aktive Galaxien mit gigantischen Schwarzen Löchern im Zentrum, ausgebrannte Riesensonnen und weitere exotische Himmelsobjekte. Die Kameras der H.E.S.S.-I-Teleskope sind seit 2003 in Betrieb und leiden daher zunehmend an Alterung und den Folgen der harschen Umgebungsbedingungen des Khomas-Hochlandes. In den vergangenen zwei Jahren wurde daher eine Rundumerneuerung der Elektronik und Belüftung dieser technologisch anspruchsvollen Geräte entwickelt. An einem Teststand bei DESY in Zeuthen wurden alle neue Komponenten vorab getestet.

„Die Tests im Labor waren sehr wichtig, sie stellen letztlich aber nie vollständig die realen Bedingungen in der Wüste nach“, resümiert Projektleiter Stefan Klepser. „Ich bin daher sehr froh, dass wir tatsächlich alle Installationen innerhalb der veranschlagten drei Wochen geschafft haben.“ An der Installation in Namibia haben 20 Ingenieure und Wissenschaftler teilgenommen, die Hälfte davon von DESY, dazu H.E.S.S.-Kollegen aus Windhoek, Heidelberg, Paris und Berlin.

Die neue Kameraelektronik kann Lichtblitze, die teils nur 20 bis 30 Lichtquanten enthalten und wenige Nanosekunden andauern, in Echtzeit registrieren und digitalisieren. „Das Design der Elektronikboards war eine große Herausforderung, viele der Leiterplatten sind mit über 1000 Einzelbauteilen bestückt“, erläutert Elektronik-Entwickler Holger Leich. „Dank der Fertigung bei DESY in Hamburg konnten wir unsere Qualitätsansprüche jedoch 1:1 umsetzen.“

Die bloße Hardware-Installation ist auf dem Weg zur vollständigen Integration im Teleskopsystem jedoch nur der halbe Weg. „Die Software der neuen Kamera wurde komplett neu entwickelt“, berichtet Gianluca Giavitto aus Zeuthen, der die Zusammenführung der Systeme vor Ort über mehrere Wochen geleitet hat. „Da die ganze Kamera über Ethernet funktioniert, haben wir aktuelle Technologien verwendet, die teils auch bei Facebook und Google im Einsatz sind. Das hat die Entwicklung beschleunigt und vereinfacht, und die Stabilität des Systems verbessert.“

Bis zur vollständigen Eichung und Analyse der neuen Kamera werden noch einige Monate vergehen. „Die grundlegende Funktionalität ist mit diesen Bildern jedoch bewiesen, und die Produktion der anderen drei Kameras, die 2016 installiert werden sollen, kann beginnen“, sagt der Leiter des DESY-Standorts Zeuthen, Christian Stegmann. Zuversichtlich sind auch die Entwickler des analogen Auslesechips NECTAr, der in der Kamera erstmalig Verwendung findet. Die neue H.E.S.S.-Kamera gilt als proof-of-principle für die neue Chiptechnologie, die am IRFU in Saclay (Frankreich) für das geplante Cherenkov Telescope Array (CTA) entwickelt wurde.

Einer der ersten Gamma-Schauer, den die neue Kamera aufgezeichnet hat. Bild: The H.E.S.S. Collaboration

Einige der ersten Gamma-Bilder, die von der Kamera aufgezeichnet wurden. Bild: The H.E.S.S. Collaboration

 

Weitere Informationen zu H.E.S.S.: http://astro.desy.de/gamma_astronomie/hess/index_ger.html