CTA-Japan コンソーシアム
手嶋政廣，青野正裕A，浅野勝晃B，井岡邦仁C，井上進A，井上芳幸A，榎本良治D，大石理子D，大岡秀行D, 大平豊C, 奥村曉E，折戸玲子F，格和純G，片桐秀明G，株木重人A，川中宣太C, 木舟正D，窪秀利A，郡司修一H，郡和範C，榊直人I，柴田徹I，
高橋慶太郎V, 高橋弘充G，田島宏康J，田中真伸C，谷森達A，千葉順成K，寺田幸功L，当真賢二M，門叶冬樹H，戸谷友則A，内藤統也N，長滝重博W, 中森健之O，西嶋恭司P，萩原亮太H，林田将明A，原敏N，馬場彩E，
深沢泰司G，松本浩典Q，水野恒史G，村石浩R，村瀬孔大S，森浩二T，柳田昭平U，山岡和貴I，山崎了I，
山本常夏X, 吉越貴紀D，吉田篤正I，吉田龍生U
マックスプランク物理，京大理A，東工大理B，KEK素核研C，東大宇宙線研D，宇宙研E，徳島大総科F，広大理G，山形大理H，青学大理工I，名大STEJ，東理大理工K，埼玉大理L，ペンシルベニア州大M，山梨学大N，早大理工O，東海大理P，
名大KMIQ，北里大医療衛生R，オハイオ州大S，宮崎大工T，茨城大理U, 名大理V、京大基研W, 甲南大理X

CTA

~23m telescopes
4 - 6° FoV
0.08 - 0.12° pixels

Parabolic/Hybrid f/D~1.2

12m telescopes
7 - 8° FoV
0.16 - 0.18° pixels

Hybrid f/D =1.35

4-7 m telescopes
8 - 10° FoV
0.2 - 0.3° pixels

DC or SO f/D 0.5-1.7

Imaging Air Cherenkov
Telescope

Cherenkov Light Images on cameras
50photons/m2 ~1000 p.e./Tel at 1TeV

T1

T３

T２T４

CTA-Typical parameters
Energy range
20GeV ~ 100TeVCR rejection power ~99.9% (Multiplicity 6 Tels)
Angular resolution ~0.03 degrees at 1TeV
Energy resolution ~10% at 1TeV
Detection area
> 3 x 106m2
Sensitivity 1m Crab Flux (10-14 erg/cm2s) at 1TeV

23m Large size telescope and12m Middle size telescope
23m LST designed by MPI group

12m MST designed by DESY group

4-7m Small Size Telescope

Italian Design 7m

UK Design 4m

Possible array configuration
Configuration E:
LST x 4, MST x 23, SST x 32

All sky observatory(2 stations in North and South)
One observatory with two sites operated by one consortium

Mainlyextragalacticscience

Galactic plus
extragalacticscience~ 50MEuro
Canaries: La Palma, Tenerife 2400m
Mexico: San Pedro Martir 2800m~ 100MEuro
Namibia: Kohmas Highland 1800m
Chile: La Silla 2400m
Argentina: El Leoncito 2600m
Argentina: Puna Highland 3700m

Specification and Physics
DM
Sensitivity x10 (10-SNRs

New sources

14erg cm-2s-1)

Energy Res. x2(10% @ 1TeV)

Angular Res. x3(2 arcmin @1TeV)

Low Threshold E x2(20-30GeV)

Morphology
Distant AGNs
Large Accept. x30(3x 106m2 >1TeV)

cosmology

Fast rotation
20 sec/180°
GRBs

Origin of CR
Better S/N x3>99.9%

High Time Res. x10(~1sec)

Space and Time
All Sky
Observatory
TeV - All sky map
Galactic diffuse

Flexible modes
Scan / Monitor

VHE Skymap

103 sources (42 Extragalactics + 61 Galactics) in July 2010
Blazars, FSRQs, FR-I, Starburst galaxies
SNRs, PWNe, Pulsar, Binaries, un-IDs

Kifune Plot(expectation from log S - log N)

GLASTAGILE~3000 sourcesby GLAST, AGILE~1000 sourcesby CTA

Galactic sources

Galactic sources200~400 sources with CTA
Where is PEVATRON???

Design Study (2007-2010)

PHYS CTA報告2：CTAの物理1− (井上進）
PHYS CTA報告3：CTAの物理2−（柴田徹）
MC CTA報告4：CTA MC（吉越貴紀）
FPI CTA報告5：CTA焦点面検出器（折戸玲子）
ELEC CTA報告6：CTA読み出し回路窪秀利）
MIR CTA報告7：CTA-LST ミラー（手嶋政廣）

Preparatory Phase (2010-2013)
add the vertical structureTentative time schedule
FP7 PP application

Applications

FP7 DS application

ASPERAapplication

ESFRI application

CTA general meetings

Barcelona
PadovaUKCrakow

ZurichZeuthen

Recommendations and supportsASTRONET Roadmap
ASPERA Roadmap
Magnificent Seven

High Priority project
Ground based projects

8 Infrastructuresfrom Physics and eng

Decadal Survey in Astronomy andAstrophysics in US
Ground-based projects ranked in order:
Large-scale• Large Synoptic Survey Telescope (LSST)• Innovations Program• Giant Segmented Mirror Telescope (GSMT)• Atmospheric Čerenkov Telescope Array (ACTA)CTA Proposal by CTA-Japan
Design Concepts by CTA Consortium
CTA-Japan コンソーシアム 執筆
http://cta.scphys.kyoto-u.ac.jp

Design Concepts for the Cherenkov Telescope Array
CTA-Consortium, arXiv:1008.3703

SummaryWhipple にはじまった高エネルギーガンマ線天文学は、HESS, MAGIC により著しく進展






現在、100以上の天体が観測されている
高精度観測  宇宙線起源、粒子加速、ガンマ線放射メカニズム
多種多様な天体の観測  粒子加速の普遍性
ガンマ線を使った物理  EBL(Cosmology)、ローレンツ不変性(Fundamental Physics)

CTA は次世代のガンマ線観測施設である
 EU の計画として出発したが、日本、米国 AGIS が加わり国際共同実験となる。
 研究者 >600名、研究機関 >80 過去最大規模の Astroparticle Physics プログラム
 コミュニティーに開かれた天文台として運営される



CTAによる宇宙物理、宇宙線物理







銀河系内、銀河系外に1000以上の天体  天文学としてさらなる発展より高精度の測定  詳細な物理パラメター、Morphology
銀河内の全ての高エネルギー天体を測定  宇宙線起源、SNRの進化、PeVatron
近傍天体：より高精度／高感度の測定  ~1sec の時間変動
遠方天体(z<4)  AGN 進化、ガンマ線ホライズン
新しい種類の天体

Summary-continue

CTA による Cosmology, Fundamental Physics
 EBL の精密測定  POP-III stars
 暗黒物質の探索  good energy resolution
 GRB 観測  ローレンツ不変性 Limit ~ 100 x Mpl

Time Schedule Design Study (2007-2010) から
 Preparatory Phase (2010-2013) へ 建設 ~2014/2015 から５年間
 20年の観測期間

CTA-Japan のメンバーは 53 名(2010年９月現在）
 宇宙線、X線、ガンマ線、理論分野から



CTA-Japan がすすめる研究活動、研究開発
 LST Prototyping (FPI, ELEC, MIR, CAL) CTA sub-data center in Japan (~2015)

大型科研費 2011-2015?