Wissenschaft mit CTA
Hochenergetischer Gammastrahlung hilft uns, das "nichtthermische" Universum zu erkunden: Diese Strahlung ist viel zu energiereich, als dass sie noch thermische Emission heißer Himmelskörper darstellen könnte. Stattdessen liegt ihr Ursprung in der Konzentration großer Energiemengen auf einzelne Photonen durch Wechselwirkungen relativistischer geladener Teilchen. Durch die Beobachtung der hochenergetischen Gammastrahlung lassen sich also diese relativistischen geladenen Teilchen verfolgen, ihre Quellen lokalisieren und ihre Propagation und Wechselwirkungen nachvollziehen. Gewöhnlich werden die relativistischen Teilchen, die wir als kosmische Strahlung auf der Erde messen können, in Stoßwellen auf ihre hohen Energien beschleunigt. Solche Stoßwellen findet man in unserer Galaxie z.B. in Supernova-Überresten oder Pulsar Wind Nebeln, die dann hell im Lichte der Gammastrahlung scheinen. Weitere Quellen von hochenergetischer Gammastrahlung in unserer Milchstraße sind Sternentstehungsregionen, das Galaktische Zentrum, sowie bestimmte Binärsysteme. Aber auch außerhalb der Milchstraße beobachtet man Gammaquellen: aktive Galaxienkerne sind bereits häufig von Cherenkov-Teleskopen detektiert worden, Gamma-Ray-Bursts und Galaxienhaufen stehen ganz oben auf der Wunschliste neuer Quelltyp-Detektionen das CTA-Observatorium. Weiterhin lässt sich über großflächig verteilte diffuse Emission von Gammastrahlung, die nicht direkt auf Quellen kosmischer Strahlung zurückzuführen ist, sondern durch Wechselwirkungen während der Propagation der kosmischen Strahlung entsteht, Rückschlüsse über die Intensität dieser Strahlung und ihre Ausbreitung zu beliebigen Punkten in der Galaxie zeihen.
Neben der Beobachtung von Gammastrahlung verfügt CTA außerdem über Möglichkeiten, geladene kosmische Strahlung direkt auf der Erde nachzuweisen und damit das Spektrum der hochenergetischen kosmischen Elektronen ebenso wie von Protonen und schweren Kernen zu vermessen.