CTA報告１０２:
全体報告
窪 秀利 (京大理),手嶋 政廣 (東大宇宙線研),戸谷 友則 (東大理),他CTA-Japan Consortium

日本物理学会第71回年次大会

東北学院大学2016/3/22

CTA Consortium
３２か国>１２００名CTA-Japan 114名
青山大 大平豊, 澤田真理, 柴田徹, 馬場彩,
山崎了, 吉田篤正
茨城大 小野祥弥, 加賀谷美佳, 片桐秀明,重中茜, DANG VIET TAN, 長紀仁,本橋大輔, 柳田昭平, 吉田龍生
JAXA/ISAS 井上芳幸, 小山志勇, 李兆衡
大阪大 藤田裕
北里大 村石浩
京都大 井岡邦仁, 窪秀利, 今野裕介, 齋藤隆之,田中孝明, 谷川俊介, 鶴剛, 畑中謙一郎,
増田周
近畿大 千川道幸
熊本大 高橋慶太郎
KEK素核研 木坂将大, 郡和範, 田中真伸
甲南大 猪目祐介, 掃部寛隆, 岸田柊, 高見将太,
山本常夏
国立天文台 井上剛志
埼玉大 寺田幸功, 永吉勤, 松岡俊介
東海大 池野祐平, 梅津陽平, 櫛田淳子, 辻本晋平,友野弥生, 西嶋恭司, 平井亘, 吉田麻佑

宇宙線研浅野勝晃, 石尾一馬, 稲田知大, 岩村由樹,大石理子, 大岡秀行, 加藤翔, 高橋光成,
榊直人, 田中周太, 手嶋政廣, 中嶋大輔,野田浩司, 林田将明, 広谷幸一, 深見哲志,村瀬孔大, 吉越貴紀, K.S.Cheng,
Daniela Hadasch, David C.Y.Hui, Albert K.H. Kong
Pratik Majumdar, Daniel Mazin, Jumpei Takata,
Thomas P. H. Tam

東大天文東大物理
東北大
徳島大
名大KMI
名大理

川中宣太, 戸谷友則
中山和則
當真賢二折戸玲子
松本浩典
佐野栄俊, 立原研悟, 鳥居和史, 早川貴敬,福井康雄, 福田達哉, 山本宏昭, 吉池智史
名大ISEE 奥村曉, 佐藤雄太, 田島宏康, 日高直哉,
山根暢仁
広大理格和純, 高橋弘充, 深沢泰司
広大宇宙科学センター 田中康之, 水野恒史
宮崎大森浩二山形大
郡司修一, 武田淳希, 門叶冬樹, 中森健之
山梨学院大 内藤統也, 原敏
理研
井上進, 長瀧重博, Donald Warren,
Maxim Barkov
立教大
内山泰伸
早稲田大 片岡淳CTAで狙うサイエンス
Cherenkov Telescope Array(CTA)

従来の望遠鏡より一桁高い感度
一桁広い帯域(20 GeV-300 TeV)
角度分解能３倍(１分角)

観測天体

CTA

NASA/Fermi
Hester+

ガンマ線
バースト

超新星残骸

パルサー

宇宙線起源

巨大BH生成NAOJ//AND You Inc.

連星系

銀河団

赤外・可視背景放射→宇宙の星形成史

活動銀河核

暗黒物質対消滅γ線探索ローレンツ不変性検証

CTAで探る遠方宇宙（ｚ≲４）
TeVCatカタログ

現在～170の天体が検出>1000の天体が検出予想

宇宙誕生から90億年後宇宙誕生から16億年後現在見える宇宙CTAで見える宇宙CTA計画
南半球と北半球の２ステーション⇒全天観測

南半球

LST
口径23m
20 GeV－1 TeV

1 km

北半球

MST12m

SCT10m0.1－10 TeV
台数
サイト

LST

MST

SCT

SST

南半球

４２５２４７０北半球

４１５ フルアレイによる観測 2021年～ （公開天文台） SST ～4m 5－300 TeV

CTA建設サイト

昨年7月決定北サイト

スペイン領
カナリア諸島南サイト

ロケ・ムチャチョス
天文台

ラパルマ島

VLT (8.2m×4) アタカマ砂漠
セロ・アルマゾネス山

チリ
パラナル天文台(ESO)

E-ELT (39m)

CTA
運用開始 2024年

口径23m LSＴ－国際協力体制－
10か国：日本(60), ドイツ(40), スペイン(82), イタリア(28), フランス(21),ブラジル、スイス、インド、スウェーデン、クロアチア

日本グループ
鏡・カメラ 開発の中心的役割
Flywheel, UPS(独西)Comp. (独伊日)FPI/Elec (日伊)Camera body (西)CSS (仏伊)StarGuider (スウェーデン)CalibBox (印伊)Structure (独)Access Tower (独)望遠鏡総重量 100トン
高速回転 180°/20秒
追尾精度 14秒角
MIR (日)Interface PL (独伯日)Actuator (日瑞)CMOS-Cam (独日)
Drive (独仏西)
Bogie (独西)Rail (独西)Foundation (独西)LST進捗状況
 2015年3月 ICRR-スペインIAC 覚書、 LST1号機 覚書
 LST１号機 ラパルマ建設の手続き完了
 地盤調査完了、現地政府に建設許可申請

 2015年3月 スペイン・ラパルマをICRR海外観測拠点に
 2015年4月 CTA外部のエンジニアによる最終デザイン確認 2015年6月 Critical Design Review
 2015年7月

MPIが望遠鏡構造体を発注

 2015年7月 Resource Board Meeting 北サイト：スペイン・ラパルマ, 南サイト：チリ・パラナル→LST-1 建設が容易 日本(東京大学)CTAO法人に正式参加(2%貢献⇒将来15%へ拡張)

 2015年10月 LST１号機着工記念式典＠ラパルマ

LST 北2-4号機 建設へ向けて
 2016年4月 ICRR-スペインIAC覚書、LST 4台 覚書
 2016 Q3
現地にCTA North Project Office 設立

LST 1号機着工記念式典@ラパルマ
2015年10月9日

日本の分担－LST1.5m分割鏡、能動的光学補償
23m口径主鏡は198枚の分割鏡からなる
ミラー諸元 面積2m2
 軽量化
47kg
 高耐候性 >10年以上 高反射率 >93%
 多層膜コート

40枚 製作完了
90枚 製作中400枚 入札準備

鏡裏側

アクチュエーター200台製作完了

能動的ミラー制御
 防水型 CMOS Camera で鏡方向を±5秒角で読み出す
 アクチュエーターにより、分割鏡の方向を±5秒角で制御し、主鏡のたわみを補正する

ソフトウエア開発中
防水型CMOSカメラ

ソフトウエア開発中

分割鏡用コンテナ, 分割鏡の温度サイクル試験, 振動試験
分割鏡 ５枚/コンテナ 保管・較正・輸送用
鉄パイプ構造・３点支持

モデルスペクトルに従った
ランダムな振動の試験
0.56G(rms) 60分

温度サイクル試験（－２０℃～４０℃）２５日間

振動台

日本の分担－LSＴ光センサ、読み出し回路
視野 4.5度

265 クラスタ/LST

PMT 7本GHz波形サンプリング回路（７系統並列、Gbitデータ転送）

CW-HV・ スローコントロール回路基板
プリアンプ (ＨＶ制御、テストパルス生成等)

PMT 1855本/LST
350mm

カメラモジュールの組み上げ・品質管理、振動試験
PMTモジュール 2003ユニット組み立て・較正完了
2-3号機用PMT 4000本入札準備
CW-HV

プリアンプ

スローコントロール基板
300枚生産し品質管理中

読み出し回路基板
150枚生産・品質管理完了

振動試験

ライトガイド量産中

300クラスタ
組み立て・品質管理中（今年第３四半期完了予定）
シールドパイプ 量産完了

ミニカメラによる品質管理とDAQ開発
1/14モデル80cm直径
ミニカメラ
19クラスタフルカメラ 265クラスタ

133ピクセル
1855ピクセル

LST 1号機@ラパルマ

2017年3月

LST 4台@ラパルマ
東京大学宇宙線研究所
海外観測拠点（2016-2018）
3機建設 概算要求
LST-1(2016)
特別推進

LST-2

LST-4

LST-3

MAGIC-IIMAGIC-I

中口径望遠鏡プロトタイプ
 Davies-Cotton型 (欧州) MST
口径12m

 Schwarzschild-Couder型 SCT(US+名大+独)

副鏡 (D～5.4m)
SiPMカメラ
視野８度～1.1万素子

主鏡 (D～9.7m)

＠ドイツ

組上げ中カメラ
視野～8度
PMT～1800本
2015年7月
カメラ筐体取付け試験
VERITAS望遠鏡の近く

小口径(SST)プロトタイプ－3タイプ－
 Schwarzschild-Couder型(欧+米+豪+名大)①GCT 口径4.２+1.8m@フランス

2015年12月 竣工式

SiPMカメラ(2048ch)

2015年11月
ファーストライトCredit: A.Okumura

 Davies-Cotton型(欧)②ASTRI 口径4+2m@イタリア
2014年９月 竣工
SiPM(2368 ch)

2014年6月 竣工 SiPM (1296 ch)@ポーランド

口径４ｍ

まとめ CTAで狙うサイエンス
 従来の望遠鏡と比べ１０倍の感度・エネルギー帯域を達成
 宇宙線の起源、ブラックホールの物理、暗黒物質の探索など
 ガンマ線で見る地平線をz～4まで広げる(宇宙誕生から16億年後)
 CTAの建設
 サイトを北半球スペイン・ラパルマ、南半球チリ・パラナルに決定 日本グループは大口径望遠鏡LSTの建設を主導的に進めている―主に主鏡、光センサー、読み出し回路の開発・建設
さらに中小口径Schwarzschild-Couder望遠鏡カメラ開発
 中小口径望遠鏡プロトタイプ竣工 大口径望遠鏡１号機をラパルマに建設決定、2016年度末にファーストライト