CTA報告28：全体報告

CAD Image of CTA

窪 秀利（京大理）他 CTA-Japan Consortium窪秀利，手嶋政廣A，B，戸谷友則，青野正裕，浅野勝晃C，粟根悠介，
井岡邦仁D，井上進A，井上芳幸，梅原克典E，榎本良治A，大石理子A，
大岡秀行A，大平豊D，奥田武志F，奥村曉G，折戸玲子H，加賀谷美佳E，
格和純I，片桐秀明E，株木重人J，川中宣太K，木舟正A，櫛田淳子L，黒田和典E，郡司修一M，郡和範D，小谷一仁L，小山志勇N，今野裕介，榊直人O，佐々木美佳E，柴田徹O，渋谷明伸G，周小渓P，菅原隆希H，高橋慶太郎Q，高橋弘充I，田島宏康G，田中真伸D，谷森達，千川道幸P，
千葉順成R，寺田幸功N，當真賢二S，門叶冬樹M，鳥居和史F，内藤統也T，長滝重博U，中森健之V，中山和則W，西嶋恭司L，萩原亮太M，早川貴敬F，林田将明，原敏T，馬場彩O，日高直哉G，深沢泰司I，福井康雄F，藤田裕S，松本浩典X，水野恒史I，村石浩Y，村瀬孔大Z，森浩二aa，柳田昭平E，山岡和貴O，山崎了O，山本常夏ab，山本宏昭F，吉越貴紀A，
吉田篤正O，吉田龍生E，米谷光生I
京大理，東大宇宙線研A，Max-Planck-Inst. fuer Phys.B，東工大理C，KEK素核研D，茨城大理E，名大理F，名大STE研G，徳島大総科H，広大理I，東海大医J，ヘブライ大K，東海大理L，山形大理M，埼玉大理N，青学大理工O，近畿大理P，熊本大理Q，東理大理工R，阪大理S，山梨学大T，京大基研U，早大理工V，東大理W，名大KMIX，
北里大医療衛生Y，オハイオ州大Z，宮崎大工aa，甲南大理工abImaging Atmospheric Cherenkov Telescopes
Cherenkov Telescope ArrayMAGIC(CTA)計画
VERITASHESSCANGAROO
TeVCat136ソース(系外46+系内52+距離不明38)

一桁高い
感度
＋広帯域化
>1000個のソース検出 E[GeV]

観測天体

超新星残骸

連星系

銀河団

活動銀河核

Cherenkov Telescope Arrayによる超高エネルギー宇宙ガンマ線の研究

ガンマ線バースト

PKS2155-304(z=0.116)
HESS観測銀河系内、系外の高エネルギー天体研究+ローレンツ不変性検証

高見、浅野講演

暗黒物質対消滅γ線探索
赤外・可視背景放射（星形成史） 井上講演

Axion研究 郡講演

宇宙線起源

超新星残骸の進化
銀河宇宙線の起源？

銀河系外の天体・相対論的ジェットの研究
最高エネルギー宇宙線の起源？
FRI, FRII Blazars

RX J1713.7-3946(HESS)

IC443(MAGIC)

超巨大BH 107-1010 M◎
活動銀河核(赤方偏移 z<2 静穏期z～2.5 フレア)

By Stefan Funk

CTA

ガンマ線バースト (z<6.5)
井上、高見、浅野講演

宇宙線の起源は？
フェルミ
バブル
AGN, GRBSNRCTA world map

 25 か国（2011年11月時点）

 158研究グループ
 860 名×エフォート率=271 FTEs
734名(2010年11月）
524名(2009年12月)

CTA-Japan（2009年11月MoU締結)
 27 研究グループ
 76 名(17 FTEs)=CTA全体の9%（6%）
うち学生19名
望遠鏡開発・サイエンス検討で貢献

CTA 計画ー望遠鏡
23m 口径(LST)
４台
10GeV-1TeV
FOV:4-5度

12m 口径(MST)
23台
100GeV-10TeV
7-8度

6m 口径(SST)
32台
1TeV-100TeV～10度
南サイトのみLST MPI デザイン (parabolic)

DESY（独）

MST

AR

SST

Davies-Cotton

USUK
Schwarzschild-Couder

望遠鏡配置・検出感度・角度分解能
建設費一定で、大中小口径の各台数と配置を変えて計算

Ｂ案

C案

E案

高エネルギー領域重視

全エネルギー領域最適化

1 km
低エネルギー領域重視

検出感度

角度分解能
10分

2分
0.01

0.1

1
[TeV]

10100

0.1

1
[TeV]

10100

望遠鏡サイト
全天観測装置（南北に２ステーション）
候補提案締切(北：2012年1月、南:2011年7月)
条件：高度1500-3800m、気象、夜光など
北候補(>1 km2) ：メキシコ/アリゾナ/カナリー諸島(MAGIC)/インド/チベット
南候補(>10 km2) ：アルゼンチン/ナミビア(HESS)/南アフリカ

2013年初めにサイトを決定タイムスケジュール、予算

デザインスタディー 2007 – 2010（完了）
準備研究段階 2010 – 2014（進行中）←EU 5MEuro

計画書– 詳細デザイン、プロトタイプ望遠鏡、サイト準備



建設
部分的稼働
フル稼働

2015 − 20202017 –
2020 − 2040 公開天文台
時間配分率検討中

Design Concept
CTA-Consortium編
arXiv:1008.3703
Experimental Astronomy, 32, 193

ASPERA（欧） ASTRONET（欧） ESFRI（欧） Decadal Survey（米）• 総予算 (計算2010年): 190 MEuro〜200 億円– 準備研究予算 〜20 MEuro• 日本の貢献：全体の 20% (40億円）を目指す– 準備研究予算 〜５億円

• 運営費１０億円/年（日本分担２億円/年)

LOI
CTA-Japan編
http://www.cta-observatory.jp/

CTA-Japan研究組織（７６名）
物理 PHYS
責任者：井岡（KEK)
KEK, 京大、青学、茨城、他

マネージメント（2011年10月新体制）
CTA-Japan PI
戸谷（京大）⇒手嶋（ICRR）
CTA-Japan Co-PI
手嶋（ICRR）⇒窪（京大）
CTA-Japan Chair
柳田（茨城大）⇒戸谷（京大）
CTA-Japan SBO 吉田（茨城大）

デュアルミラーSC-CAM
責任者：田島（名大）名大CTA LST Prototyping
Project Coordinator
手嶋（ICRR）

ミラー MIR 責任者：手嶋（ICRR）
ICRR、近畿大、茨城大、甲南大、三光精衡所、他

光検出器 FPI
責任者：折戸（徳島大）ICRR、茨城大、広大、甲南、埼玉、青学、浜松ホトニクス、他
アンプ、スロー制御
ICRR、徳島大、京大、茨城大、他

望遠鏡構造
ドイツミュンヘンMPI
望遠鏡ドライブ
スペインバルセロナ IFAE

シミュレーション MC
責任者：吉越（ICRR）
東大、甲南大、東海大、早大、他

カメラサポート構造
フランスアネシー
LAPP

読出し回路 ELEC
責任者：窪（京大）
京大、KEK、山形大、早大、他

CTA-Japanによる大口径望遠鏡プロトタイピング
日本は主にCTA-LST大口径望遠鏡に貢献
最終的には全体の20% の貢献をめざす•大口径望遠鏡カメラ•超高速データ読み出し回路•高精度分割鏡•Dual Mirror 望遠鏡読み出し回路•ソフト：物理、シミュレーション、データ解析

日本グループによる技術開発・技術貢献

高分解能カメラ(MAGIC)

PMT、高圧、アンプ、スロー制御、読み出し回路、冷却機構

7ch 1GHz 超高速波形読み出し回路

CTA LST(23m 大口径望遠鏡)

1.5m サイズ
高精度分割鏡

大型スパッタリングチェンバー
Cr + Al + SiO2 + HfO2 によるマルチコート（長寿命、増反射）プロトタイピング：前回学会時からの進展
デュアルミラー望遠鏡用
奥村講演@素実

カメラモジュール性能試験
PMT 37×7=259本用 アナログメモリASIC改良
カメラモジュール
(LST 14%)水冷プレート
MPPC検出効率測定
カメラモジュール小型化・低コスト化 萩原、
日高講演@素実
トリガーを含めたシステム総合試験 今野
低消費電力プリアンプASIC試験 梅原講演
冷却システム開発
ライトガイド設計シミュレーション 黒田講演

モンテカルロシミュレーション 榊講演
大口径望遠鏡 広視野観測モード
感度小口径望遠鏡 光子到来時刻勾配＋確率密度法1.5m鏡加賀谷講演
スポットサイズ評価
腐食加速試験、密着性試験
表面形状測定システム立上げ

サイエンス検討グループの活動
日本グループの（現在の）中心サイエンス： AGN, GRB, SNRPHYS（物理）Dark Matter / Fund. Physics
EBL / Cosmology
AGNs
CR / Clusters / Starbursts
MQ / Binaries
CR / SNRs / Mol. Clouds
PWNe
Pulsars / Glob. Clusters
MW / Transients
GRBs
Surveys / Sub-arrays
Extended / Diffuse Srcs.
Intensity Interferometry
DC Light / CR composition

AGN/GRB/SNR以外への進出や、新テーマの創出も検討

計３５人（2011.9.16現在）
8
2, 3 の分野のサイエンス検討
8で日本が主導権を握るのが目標。
109
モンテカルログループからの2シミュレーション結果に対して、20CTAで可能なサイエンスを定量5化する作業
312126
Astroparticle Physics
9Special Issue執筆中
0(GRB編の著者の半分は1

CTA-Japan)

まとめ

CTA計画：大（２３ｍ）、中（12m）、小（6m）口径からなる大気チェレンコフ望遠鏡群を南北サイトに設置（小口径は南のみ）。
サイト選定中⇒来年初めに決定。
20GeV-100TeV領域で従来より一桁良い感度で、1000を超えるガンマ線源が銀河系内・系外に発見されると予想。
日米欧25か国（>800名)の国際協力で、現在、準備研究段階（2010-2014)⇒2015年～建設、2017年～部分観測、2020年～フル観測を目指す。
日本グループは、現在76名(27研究グループ）。主にCTALST大口径望遠鏡に大きく貢献(望遠鏡カメラ、超高速データ読み出し回路、高精度分割鏡はスタンダードになりつつある）。さらにDual Mirror 望遠鏡読み出し回路、シミュレーション、サイエンス検討(特にAGN, GRBでリード)。