HESS: High Energy Stereoscopic System

CTA: Cerenkov Telescope Array

H.E.S.S. est actuellement un réseau de 4 télescopes à imagerie Tcherenkov atmosphérique (12 m de diamètre) pour l'étude des rayons gamma entre 250 GeV et quelques TeV (1012 eV). L'acronyme a été choisi en l'honneur de Victor Hess, le découvreur des rayons cosmiques. Ce réseau de télescopes est situé en Namibie, près de Gamsberg, une région dénuée de pollution optique, voir photo ci-dessous. Il permet l’exploration de sources astronomiques émettant des gammas, avec des intensités de quelques millièmes du flux du Crabe, la nébuleuse de référence.

Les deux principales caractéristiques de l'installation sont: l'observation simultanée de cascades de particules provoquées par les rayons gamma qui entrent dans l'atmosphère terrestre sous différents angles de vue, l’association de plusieurs télescopes en un seul système pour augmenter la surface effective de détection des gammas. Les performances sont les suivantes: H.E.S.S. fut le premier télescope en 2004 à produire une image en deux dimensions d'une source étendue de rayons gamma, i.e. le rémanent de supernova RXJ1713.7-3946. Auparavant les sources détectées étaient toutes ponctuelles. En 2005, H.E.S.S. a détecté 8 nouvelles sources gamma de hautes énergies, doublant ainsi le nombre de sources connues dans ce domaine. Deux de ces sources ne purent être comparées à des objets connus (restes de supernovae, pulsars …), et ouvrent donc la possibilité d'une nouvelle physique avec l'existence de nouveaux objets ‘sombres’.

L'astronomie gamma est toujours limitée par le rapport signal sur bruit, le signal étant généralement faible et le bruit de fond non négligeable provenant d’autres domaines de longueur d’onde. Une amélioration de ce rapport passe donc par la réduction du bruit ainsi que par une augmentation de la taille des collecteurs de lumière. Dans ce but, la collaboration HESS développe actuellement un cinquième télescope (35 m de focale) qui, placé au centre des 4 premiers télescopes, permettra d’abaisser le seuil vers 40 GeV, et donnera donc accès à une zone encore inexplorée du spectre gamma. Cette nouvelle configuration devrait permettre de résoudre un certain nombre de sources diffuses, et d’observer enfin dans le domaine gamma les pulsations de la nébuleuse du Crabe, ceci de manière à contraindre encore davantage les modèles développés pour le pulsar et le couplage avec la nébuleuse.

Geiger Avalanche Photodiodes, Computer-Aided Design Model, Design concepts for CTA, Optical issues with SiPM, The CTA concept