#h.e.s.s.

For more than ten years the H.E.S.S. observatory in Namibia, run by an international collaboration of 42 institutions in 12 countries, has been mapping the centre of our galaxy in very-high-energy gamma rays. These gamma rays are produced by cosmic rays from the innermost region of the Galaxy. A detailed analysis of the latest H.E.S.S. data, published on 16th March 2016 in Nature, reveals for the first time a source of this cosmic radiation at energies never observed before in the Milky Way: the supermassive black hole at the centre of the Galaxy, likely to accelerate cosmic rays to energies 100 times larger than those achieved at the largest terrestrial particle accelerator, the LHC at CERN.

The Earth is constantly bombarded by high energy particles (protons, electrons and atomic nuclei) of cosmic origin, particles that comprise the so-called "cosmic radiation." These "cosmic rays" are electrically charged, and are hence strongly deflected by the interstellar magnetic fields that pervade our galaxy. Their path through the cosmos is randomised by these deflections, making it impossible to directly identify the astrophysical sources responsible for their production. Thus, for more than a century, the origin of the cosmic rays remains one of the most enduring mysteries of science.

Een artistieke impressie van de krachtige kosmische peta-elektronvoltversneller die een internationaal team van wetenschappers heeft ontdekt in het centrum van onze Melkweg. Credit: Dr. Mark A. Garlick & H.E.S.S. Collaboration

Een internationaal team van wetenschappers heeft een galactische deeltjesversneller ontdekt die met nog nooit vertoonde energie kosmische straling de ruimte in slingert. De onderzoekers vermoeden dat het zwarte gat in het centrum van onze Melkweg verantwoordelijk is. De wetenschappers, verenigd in het H.E.S.S.-consortium, publiceren hun bevindingen woensdagavond in Nature.

Al ruim dertig jaar brengt een consortium van 42 instituten in 12 landen (waaronder onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam) de gammastraling in kaart die uit de buurt van het centrum van onze Melkweg komt. Nu hebben de onderzoekers voor het eerst de precieze bron van deze kosmische straling aangewezen: het superzware zwarte gat in het galactisch centrum.

Voor wetenschappers was het al een eeuw een raadsel waar de deeltjes vandaan komen die met hoge energie op de aardse atmosfeer botsen. Van de meeste van deze deeltjes is het namelijk gewoonweg onmogelijk om de bron te herleiden. De deeltjes, zoals protonen, elektronen en atoomkernen, zijn namelijk elektrisch geladen en worden daardoor afgebogen door de magnetische velden die ze op hun weg door de ruimte tegenkomen.

Gelukkig is er ook gammastraling. Die reist in een rechte lijn en trekt zich niks aan van magneetvelden op de route. De gammastraling is dus wél te herleiden tot hun bron. En dat is nu, na intensief speurwerk, gebeurd.

De onderzoekers van het High Energy Stereoscopic System-consortium (H.E.S.S.-consortium) gebruikten daarvoor een groep van gekoppelde telescopen in Namibië. Tien jaar geleden hadden de onderzoekers al door dat er ergens rond het centrum van onze Melkweg een of meer gammastralingsbronnen moesten zijn, maar wat en hoe precies, dat was lastig te zeggen. Mogelijke ‘daders’ waren onder andere supernova-resten, clusters van zware sterren en het zwarte gat in het centrum van de Melkweg.

Door stug doormeten, konden de onderzoekers het zwarte gat in de kern van onze Melkweg als verantwoordelijke aanwijzen. De galactische versneller is ongeveer 100 keer zo krachtig als de LHC-versneller van CERN die ‘slechts’ 13 teraelektronvolt haalt. Het zwarte gat is daarmee de eerste peta-elektronvoltversneller ooit ontdekt.

De wetenschappers publiceren hun bevindingen op 16 maart in Nature. Vanuit Nederland waren Jacco Vink en David Berge (beiden Universiteit van Amsterdam) betrokken bij het onderzoek. Berge is coördinator van het galactische onderzoek met H.E.S.S: “Het is super dat we met elkaar, dankzij jarenlang meten en modelleren, nu eindelijk de bron van gammastraling hebben getraceerd.” Bron: Astronomie.nl.

<!-- if(wpa2a)wpa2a.script_load(); //-->

Een internationaal team van wetenschappers heeft drie bijzondere objecten ontdekt in een van de buurstelsels van onze Melkweg. In dat sterrenstelsel, de 170.000 lichtjaar verre Grote Magelhaense Wolk, zijn een superbubbel, een pulsarwindnevel en de restanten van een supernova opgespoord (Science, 23 januari).

De superbubbel is nog wel de grootste verrassing van de drie ontdekkingen. Het is een enorm gebied waar veel sterren ontstaan en exploderen. Sterwinden en explosies blazen het aanwezige gas weg. Daardoor ontstaat een ijl gebied: een bubbel. ‘Volgens sommige theorieën is deze omgeving ideaal om deeltjes te versnellen tot zeer hoge energieën. Het feit dat we nu voor het eerst hoge-energie gammastraling waarnemen uit zo’n bubbel, lijkt die theorieën te bevestigen,’ aldus teamlid dr. Jacco Vink van de Universiteit van Amsterdam.

Bij elke nieuwe exploderende ster in de bubbel ontstaat een schokgolf die duizenden jaren met duizenden kilometers per seconde voortraast. In 30 Dor C, de naam van de superbubbel, is de schokgolf inmiddels 150 lichtjaar groot.

De nieuw ontdekte pulsarwindnevel N 157B lijkt in veel opzichten een tweelingzusje van de Krabnevel in onze eigen Melkweg. Een groot verschil is dat de nieuwe nevel zo’n tien keer meer gammastraling uitzendt. Dat komt waarschijnlijk onder andere doordat dicht bij de nieuwe nevel de afgelopen vier miljoen jaar zo’n duizend sterren zijn ontstaan die veel licht geven. De deeltjes in de pulsarwindnevel zetten dit licht om in gammastraling.

De derde vondst, de overblijfselen van supernova N 132D, plaatst de onderzoekers voor een nieuw raadsel. De ster is duizenden jaren geleden al ontploft, maar straalt nog steeds gammastraling van hoge energie uit. Normaal gesproken doen oude supernovaresten dat niet.

De drie objecten zijn ontdekt met de High Energy Stereoscopic System afgekort H.E.S.S.. Dat is een opstelling van telescopen die speciaal voor de detectie van gammastraling is gemaakt. De telescopen staan in de woestijn van Namibië.

Bron: Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie

H.E.S.S. II first light and furthest source ever seen for H.E.S.S. I

On July, 26 2012, scientists of the H.E.S.S. collaboration announced that the H.E.S.S. II telescope has started operation in Namibia. Meanwhile H.E.S.S I observed the currently most distant source of very high energy gamma rays. Read more...

Exploring the Universe with gamma rays

The last decade has witnessed the birth of a new field of astronomy – Very High Energy (VHE) gamma ray astronomy – expanding wavelength coverage of astronomical instruments by another 10 octaves towards the highest energy radiation. These gamma rays are produced when high energy cosmic rays bump into interstellar gas, creating a bunch of elementary particles. Unlike charged cosmic rays, the gamma rays travel on a straight path and point back to the point in the sky where they were produced. Apart from serving as tracers of cosmic rays, speculation is that some VHE 6.2 Exploring the Universe with gamma rays gamma rays may result from decays of relic particles with have survived since the Big Bang, such as the mysterious dark matter particles; detection of such gamma rays would give first hints towards the nature of dark matter.

Very High Energy gamma rays are absorbed in the Earth’s atmosphere, creating a cascade of secondary elementary particles, most of which never reach the ground. Satellite instruments such as AGILE and Fermi (the former GLAST), now in orbit, detect gamma-rays before they enter the atmosphere, but their size is too small to capture enough of the highest-energy gamma rays.

After long development, a ground-based detection technique pioneered by the American Whipple telescope and perfected by the European-led H.E.S.S. and MAGIC instruments has brought a break-through: Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes. These telescopes collect and image the bluish light emitted by the particle cascades created by a VHE gamma ray in the atmosphere. Light from a single VHE gamma ray illuminates a “light pool” of about 150 m radius on the ground, hence a single telescope will detect gamma rays incident upon an area of a few 10000 m2, compared to the sub-m2 area of satellite detectors. Latest generation Cherenkov telescope systems use multiple telescopes to provide stereoscopic viewing of gamma-ray induced particle cascades, for improved determination of impact direction and energy of a gamma-ray.

H.E.S.S. is a system of Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes that investigates very high energy (VHE) cosmic gamma-rays in the 100 GeV to 100 TeV energy range.

The name H.E.S.S. stands for High Energy Stereoscopic System, and is also intended to pay tribute to Victor Hess, who received the Nobel Prize in Physics in 1936 for the discovery of cosmic radiation. H.E.S.S. is located in Namibia, near the Gamsberg mountain, an area well known for its excellent optical quality.

The first four telescopes of Phase I of the H.E.S.S. project were all operational in December 2003. The second phase of the detector was completed in mid-November 2011 by installing a steel structure of 600 m2. Mirrors and camera will be installed in the first half of 2012.

        Source: mpi-hd.mpg.de 

Note that the H.E.S.S. II telescope is located in between (and not in front of!) the two H.E.S.S. I telescopes.