Cherenkov Telescope Array（CTA）計画：全体報告

窪秀利（京大理）他 CTA-Japan ConsortiumCTA-Japan Consortium

84名（27研究グループ）
手嶋政廣A，B，窪秀利C，戸谷友則C，浅野勝晃D，粟根悠介C，井岡邦仁E，井上進A，B，井上芳幸A，上野遥F，梅原克典G，榎本良治A，大石理子A，
大岡秀行A，大平豊H，奥田武志I，奥村曉J，折戸玲子K，加賀谷美佳G，格和純L，片岡淳M，片桐秀明G，株木重人N，川中宣太A，岸本哲朗C，北本兼続O，木舟正A，櫛田淳子P，郡司修一Q，郡和範E，小谷一仁P，
小山志勇F，今野裕介C，齋藤浩二A，斎藤雄太朗P，榊直人A，峪中良介O，佐々木浩人R，澤田真理H，柴田徹H，渋谷明伸J，周小渓O，菅原隆希K，高橋慶太郎S，高橋弘充T，高見一E，田島宏康J，田中駿也G，田中真伸E，千川道幸O，寺田幸功F，當真賢二U，門叶冬樹Q，鳥居和史I，内藤統也V，中嶋大輔A，B，長滝重博W，中森健之M，中山和則X，西嶋恭司P，野里明香O，萩原亮太Q，畑中謙一郎C，馬場浩則G，早川貴敬I，林田将明C，原敏V，
馬場彩H，日高直哉J，深沢泰司T，福井康雄I，藤田裕U，松本浩典Y，水野恒史T，
村石浩Z，村瀬孔大A，森浩二aa，柳田昭平G，山崎了H，山本常夏R，山本宏昭I，吉越貴紀A，吉田篤正H，吉田龍生G，李兆衡W
東大宇宙線研A，Max-Planck-Inst. fuer Phys.B，京大理C，東工大理D，KEK素核研E，埼玉大理F，茨城大理G，青学大理工H，名大理I，名大STE研J，徳島大総科K，広大理L，
早大理工M，東海大医N，近畿大理O，東海大理P，山形大理Q，甲南大理工R，熊本大理S，
広大理T，阪大理U，山梨学大V，京大基研W，東大理X，名大KMIY，北里大医療衛生Z，
宮崎大工aaCTA Consortium 27 か国 ～1030名
 １59研究グループ

大気チェレンコフ望遠鏡 -超高エネルギーγ線観測
MAGIC

Cherenkov Telescope Array (CTA)計画

カナリア諸島VERITAS
USアリゾナHESS

フェルミ衛星ナミビア

CANGAROO
オーストラリア

TeVCatカタログ

136ソース検出(系外46+系内52+距離不明38)一桁高い感度E[GeV]

広帯域化(20GeV-100TeV以上)
角度分解能3倍(2分@1TeV)>1000個のソース検出期待CTAで狙うサイエンス
観測天体

連星系

超新星残骸
Hester+

銀河団

活動銀河核

ガンマ線バースト

NASA/Fermi

短時間変動

パルサー・星雲

PKS2155-304

Fermiバブル

Aharonian+(2007)

粒子加速機構、ローレンツ不変性検証

暗黒物質対消滅γ線探索
宇宙線起源

赤外・可視背景放射→宇宙の星形成史

CTA 計画‐望遠鏡
23m 口径(LST)
４(北)+4(南)台20GeV1TeV
FOV:4-5度

10-12m 口径(MST)
17+23台100GeV10TeV
6-8度

4-6m 口径(SST)
8+32台
1TeV100TeV
～10度

LST

MPI デザイン (parabolic)

DESY（独）MST

USARSSTUK

南北に２ステーション⇒全天観測サイト選定中Davies-Cotton Schwarzschild-Couder

～30台

～60台

23m
23 m

23m望遠鏡(LST)タイムスケジュール
日本、ドイツ、スペインの国際協力により今年から建設開始

 プロトタイピング - 2012末
 1号機要素製造・統合試験 2013 - 2014
 現地建設2015初  1号機ファーストライト 2015後半

 CTA部分観測 2017 CTAフル観測 2020-2040 公開天文台

CTA-Japan研究組織(84名)
物理CTA計画推進責任者
責任者：井岡（KEK)
手嶋（東大宇宙線研）
KEK, 京大、青学大、 マネージメント
茨城大、他CTA-Japan PI 手嶋（東大宇宙線研）
CTA-Japan Co-PI 窪（京大）
CTA-Japan Chair 戸谷（京大）
CTA-Japan SBO 吉田（茨城大）

シミュレーション
責任者：吉越（ICRR）
東大、甲南大、東海大、早大、他

デュアルミラー用カメラ
責任者：田島（名大）名大光検出器
責任者：山本（甲南大）
徳島大、ICRR、茨城大、甲南大、埼玉大、青学大、浜松ホトニクス、他

CTA LST Prototyping
Project Coordinator
手嶋（ICRR）

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

アンプ、スロー制御
ICRR、徳島大、京大、茨城大、他
カメラサポート構造
フランスアネシー
LAPP

読出し回路
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23m大口径望遠鏡LSTに貢献 日本グループによる技術開発最終的には全体の20% の貢献をめざす
光電子増倍管PMTモジュール
高速波形読み出し回路
高精度分割鏡物理、シミュレーション、解析
PMT、高圧、アンプ、スロー制御、
LST 1号機のカメラ(PMT+読出回路） 高分解能カメラ
読み出し回路、冷却機構(MAGIC)と鏡を製作(特別推進H24開始)
PMT 1855本/台
7ch GHz 超高速波形読み出し回路

分割鏡 206枚/台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

3クラスタ間通信
カメラモジュール
(PMT 7本/クラスタ） トリガーを含めたシステム総合試験（粟根講演）
プリアンプのダイナミックレンジ調整・性能評価
1光電子スペクトル
S/N比＝3.3

PMT 37×7=259本用
カメラ水冷システム開発(LST14%)水冷プレート
３℃以内の制御可

プロトタイピング(続き)1.5m鏡デュアルミラー望遠鏡用カメラ（奥村講演）

アナログメモリASIC改良MPPC(ガイガーモードAPD)の性能評価• dark rate@40℃<3MHz• ゲイン一定 ±1℃は±0.1V相当

反射率>92% @ 350nm

耐久性評価（加賀谷講演）Active Mirror Control開発
PSF測定(Erlangen group)
D80=8.15mm(#1),10.80mm(#2)

形状測定システム開発

U. Erlangen Optic
groupによる開発
東大宇宙線研の新セットアップ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, SNR
シミュレーションを行い、CTAで可能なサイエンスを定量化Astroparticle Physics Special Issue執筆中(一部はaccept済→arXivで公開)
日本グループはGRB, AGNで大きく貢献

GRB080916C(z =4.3)
Fermi観測結果
Abdo+(2009)

E>0.1GeV

CTAでの予想ライトカーブ

E>1GeV[sec]
遠方AGNのCTA予想スペクトル
CTAでの予想スペクトル

Fermi 2FGLJ1504.3+1029
z =1.84

EBL吸収
LST23m望遠鏡

LST 23m望遠鏡

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（サイト選定中）。
唯一の次世代チェレンコフ望遠鏡。
 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・系外に検出されると予想。粒子加速機構・宇宙線起源・宇宙の星形成史の解明、ローレンツ不変性検証、暗黒物質対消滅γ線探索。
 日米欧27か国（>1000名)の国際協力で、現在、プロトタイピ
ング段階⇒2015年～現地建設、2015年後半に大口径望遠鏡(LST)1号機のファーストライト、2017年～アレイ部分観測、2020年～フル観測を目指す。
 日本グループ(現在84名)は、主に大口径望遠鏡(光電子増倍管、超高速読み出し回路、高精度分割鏡）の開発・製作で中心的な役割。さらにデュアルミラー望遠鏡用読み出し回路、シミュレーション、サイエンス検討(特にAGN, GRBでリード)などで活躍。