Cherenkov Telescope
Array (CTA) 計画:
全体報告18
齋藤隆之(東大宇宙線研)
他CTA-Japan Consortium

2020年秋季年会

9月9日

オンライン開催

1CTA Consortium
３1か国, >1500名
東大
CTA-Japan 約120名 宇宙線研
青山大柴田徹, 田中周太, 山崎了,
吉田篤正
茨城大 小原光太郎, 片桐秀明,野上優人, 柳田昭平, 吉田龍生
大阪大 藤田裕, 松本浩典
北里大 村石浩
京大基研 井岡邦仁, 石崎渉
京大理 岡知彦,
川中宣太, 窪秀利, 田中孝明,鶴剛, 野崎誠也, 李兆衡
熊本大 高橋慶太郎
KEK素核研 郡和範, 田中真伸
甲南大 川島翔太郎, 川村孔明,塚本友祐, 山本常夏
埼玉大 勝田哲, 佐々木寅旭,砂田裕志, 立石大, 寺田幸功
東海大 櫛田淳子,
生天目康之, 西嶋恭司,
原田善規

浅野勝晃, 阿部日向, 粟井恭輔, 石尾一馬, 稲田知大, 猪目祐介,岩村由樹, 大石理子, 大岡秀行, 大谷恵生, 岡崎奈緒,加賀谷美佳, 小林志鳳, 齋藤隆之, 榊直人, 櫻井駿介, 澤田真理,須田祐介, 高橋満里, 高橋光成, 千川道幸, 手嶋政廣,野田浩司, 野村亮介, 林航平, 広谷幸一, 深見哲志, 村瀬孔大,
吉越貴紀, K.S.Cheng, Xiaohong Cui, Timur Dzhatdoev,
Daniela Hadasch, David C.Y.Hui, Emil Khalikov, Albert K.H.
Kong, Pratik Majumdar, Daniel Mazin, Marcel Strzys,
Jumpei Takata, Thomas P. H. Tam, Wenwu Tian, Ievgen Vovk

東大理
東北大徳島大名大理

大平豊, 鈴木寛大, 戸谷友則, 中山和則, 馬場彩
木坂将大, 當真賢二,林航平,折戸玲子
井上剛志, 佐野栄俊, 立原研悟, 早川貴敬, 林克洋
福井康雄, 山根悠望子, 山本宏昭
名大ISEE 黒田裕介, 田島宏康, 藤川由衣, Anatolii Zenin
名大KMI 奥村曉
広大理高橋弘充, 深沢泰司
広大宇宙科学センター 水野恒史
宮崎大森浩二山形大
郡司修一, 門叶冬樹, 中森健之
山梨学院大 内藤統也, 原敏
理研
井上進, 井上芳幸, 長瀧重博, 廣島渚, Maxim Barkov,
Gilles Ferrand, Haoning He, Donald Warren
立教大内山泰伸, 林田将明
2早稲田大 片岡淳

CTAの性能、狙うサイエンス

従来の望遠鏡よりu一桁高い感度
u一桁広い帯域(20 GeV-300 TeV)
u角度分解能～2倍(2分角@10TeV)
n 検出天体 約230個(現行)⇒1000個以上
n 最遠方 ｚ～1(現行)⇒ z～4 GRB等
宇宙線起源

銀河面

ブラックホール
ブラックホール
物理・ジェット
物理・ジェット形成形成
赤外・可視背景放射→宇宙の星形成史

ローレンツ不変性検証

・特集号 Astroparticle Physics, 43 (2013)1-356

3・Key Science Project(開始10年の4割)検討書“Science with the Cherenkov
Telescope Array”, World Scientific刊行, https://doi.org/10.1142/10986

LST×(北4+南4)MST×(北15+南25)

23m口径

12m口径

20 GeV - 3 TeV
FOV=4.5°
完成予想図

80 GeV - 50 TeV
FOV～8°

2016年～北サイト建設
2020年～南サイト建設
2022年～天文台運用
2025年～フルアレイ観測
運用期間 ＞20年間

北：スペイン・ラ パルマ島

MAGIC望遠鏡
南：チリ・パラナル

SST×(北0+南70)
4m口径
1 TeV - 300 TeV
FOV=９～10°

https://www.cta-observatory.org/

Large Sized Telescope
大口径望遠鏡••••300 GeVの以下の低E領域を担当
Fermi-LATと相補的。
短時間ではLATの4-5桁高い感度。
180度 / 20秒で高速回転できるのはLSTだけ• 日本チームは主としてLSTに貢献• MST, SSTにも重要な貢献(詳細は奥村講演)

感度vs エネルギー

感度

vs 積分時間5

LST1 カメラ & DAQ
較正電荷

日本チームが開発製造したPMTモジュール
265台/Tel(次の佐々木講演参照)• 10 kHz のレートに対し7.5 %のdead time• 15 kHzまでデータ取得可能

較正電荷分布較正パルス時刻分布

Outputrate
DAQ Rate• 全モジュールが問題なく稼働• PMT Gainは2%の精度で均一化• 各ピクセルのタイミングも0.4nsの精度で較正• イベントの時刻付も問題なし• トリガーのタグづけに不具合• 現在は解析で判別• 今月Firmwareのupdateで治る予定。

Dead time
input Rate

6

LST1 光学系

• 200枚の分割鏡をアクチュエーターで姿勢制御。
• 仰角ごとに向きを調整する• 1 pixel(0.1度)を下回るPSFを達成• 0.055度@高仰角• 0.066度@低仰角

1.5m
日本チームが開発製造した分割鏡198枚/Tel

高仰角

低仰角
日本チームが導入した
Flywheel
UPS& 駆動系

PSF• 今後は各分割鏡に設置された(星像） CMOSカメラでリアルタイムでの姿勢制御を試みる。
• トラッキングの精度は2分角• 星の像を使って補正すると１０秒角以下• 高速回転のためのflywheel
UPSも問題なく稼働中
7データ管理と解析
日本チーム導入のIT コンテナ

• 望遠鏡onsiteに望遠鏡コントロールとデータ解析のための一時的な計算機センター(IT コンテナ)を設置
Conputing &Telescope Control
コンピュータ• 計 2000 Core, 16TB メモリ• 3PiB のデータ保存ディスク

PIC, Barcelona

3PB Disk

INFN-CNAF• 後日データは バルセロナのPICとイタリアのINFN-CNAFにコピーされる。
• データ解析はpython ベース• LST1 mono 解析ツールほぼ完成• ITコンテナは一時的なもので、将来は建設中のOperation
Building に移される。 8

LST1最近の観測

かに星雲, Nov 2019••••

First Gamma 線信号。

その他いくつかのBlazarなど既知の強いガンマ線源からの信号も問題なく検出
MAGICとの共同ステレオ観測も時折行っている
Covid-19の影響で3月中旬から6月初旬まで運用停止。現在は稼働中

かにパルサー, Jan-Feb 2020••

エネルギー閾値が低いことの証明
P2の方が高いところをみると、もっと下げられるはずMAGIC >25 GeV
9各種望遠鏡開発状況
LST:MST
LSTSC-MST•••••(SSTは１種類に)SST•

2018年10月、一号機竣工
2018年12月、ファーストライ
ト2019年11月、かに星雲検出
2020年1月、安定観測開始
2020年6月、Critical Design
Review 合格
2020年、 2-4 号機の基礎建設
開始

SST:

SC-MST:

MST:

••

•

•
•

2017年5月、プロトタ
イプ機@Italyでファーストライト
2018年12月、 プロトタイプ機でかに星雲検出
プロトタイプMini Arrayを開発中•

2019年1月、プロトタ
イプ機竣工＆ ファース
トライト (@Arizona)
2020年6月、プロトタイプ機でかに星雲検出（詳細は奥村講演）••2018年9月 プロトタイプ機@Germanyでファーストライト
2019年10月、開発したカメラをHESS望遠鏡に搭載しかに星雲検出
2020年 北サイトで基礎工事
10開始

北サイト今年度
CG

ラパルマ島

実際の計画

LST3

LST4

MST3

• LST2,3,4 とMST3の位置はすでに決定• 電源ケーブルやトリガー交換のためのファイバーの経路なども決定• 基礎工事が開始される• LST2-4 用の分割鏡はす
でにラパルマ島に• LST2-4用のPMTモジュー
ルは、隣のテネリフェ島で製造、試験中。
(詳細は次の佐々木講演)(MST初号機)

MAGIC

LST2
LST111

まとめ§ 次世代超高エネルギーガンマ線観測装置、CTAの建設は順調に進んでいる。
§ LST初号機はCritical Design Review にも合格し、北サイトで安定観測を開始§ Crab パルサーの検出にも成功(2020年1­2月)§ MST, SC-MST, SSTもそれぞれプロトタイプ機でかに星雲を検出するなど開発が進んでいる。
§ 北サイトでは今年度LST2,3,4, MST3（MST初号機)の建設が開始される。
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