Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画：
全体報告（23）
窪 秀利 (東大宇宙線研)

他CTA Consortium

https://www.cta-observatory.org/
Credit: Gabriel Pérez Diaz, IAC / Marc-André Besel, CTAO

日本天文学会2023年春季年会 2023/3/15 V328a

CTA Consortium
25か国>1500名浅野勝晃, 阿部正太郎, 粟井恭輔, 稲田知大, 猪目祐介, 笛吹一樹,
大石理子, 大岡秀行, 大谷恵生, 加賀谷美佳, 金森翔太郎, 窪秀利,
Emil Khalikov, Xiaohong Cui, 小林志鳳, Albert K. H. Kong,
21機関齋藤隆之, 櫻井駿介, 佐野栄俊, Timur Dzhatdoev, Marcel Strzys,
高田順平, 武石隆治, Thomas P. H. Tam, K. S. Cheng,,
青山大 大林花織, 佐藤優理, 田中周太,
Wenwu Tian, 手嶋政廣, 野崎誠也, 野田浩司,
山崎了, 吉田篤正
バクスター・ジョシュア・稜, 橋山和明, Daniela Hadasch,
茨城大 片桐秀明, 服部勇大, 柳田昭平,林克洋, 林航平, 廣島渚, 広谷幸一, David C. Y. Hui, 深見哲志,
吉田龍生
藤田裕, Ievgen Vovk, Pratik Majumdar,
大阪大 井上芳幸, 松本浩典, Ellis Owen,
Daniel Mazin, 三輪柾喬, 村瀬孔大, 吉越貴紀
北里大 村石浩
東大理
大平豊, 戸谷友則, 馬場彩
京大基研 井岡邦仁, 石崎渉
東北大當真賢二京大理 岩﨑啓, 岡知彦, 川中宣太,
徳島大折戸玲子
鶴剛, 寺内健太, 李兆衡
名大理
立原研悟, 早川貴敬, 福井康雄, 山本宏昭
熊本大 高橋慶太郎
名大ISEE 奥村曉, 高橋光成, 田島宏康, バン・ソンヒョン
KEK素核研 郡和範, 田中真伸
甲南大 井上剛志, 鈴木寛大, 田中孝明, 広大先理工 今澤遼, 榧木大修, 木坂将大, 須田祐介, 高橋弘充, 深沢泰司
千川道幸, 溝手雅也, 山本常夏 広大宇宙科学センター 水野恒史
宮崎大森浩二埼玉大 勝田哲, 立石大, 寺田幸功
郡司修一, 坂本貫太, 門叶冬樹, 中森健之
東海大 阿部和希, 櫛田淳子, 佐々誠司, 山形大
山梨学院大 内藤統也, 原敏
高橋菜月, 西嶋恭司
理研
井上進, Donald Warren, 榊直人, 澤田真理, 辻直美,
Maxim Barkov, Gilles Ferrand, Haoning He, 長瀧重博
立教大
内山泰伸, 林田将明
早稲田大 片岡淳

CTA-Japan 122名

東大
宇宙線研2CTAの性能、狙うサイエンスCherenkov Telescope Array(CTA)

検出感度

Credit: Gabriel Pérez Diaz, IAC / Marc-André Besel, CTAO

従来のチェレンコフ望遠鏡より一桁高い感度
短時間4-5桁高い感度(対Fermi-LAT)
一桁広い帯域(20 GeV-300 TeV)
角度分解能～2倍(2分角@10TeV)
 検出天体 252個(現在)

TeVCatカタログ⇒ 1000個以上
 最遠方 z=1.1(GRB201216C)⇒ z～4
ブラックホール
宇宙線起源

100 GeV

銀河面サーベイ物理・ジェット形成
赤外・可視背景放射→宇宙の星形成史
NAOJ//AND You Inc.

100 TeV

PeVatron探索

暗黒物質対消滅γ線探索
ローレンツ不変性検証

・特集号 Astroparticle Physics, 43 (2013)1-356
・Key Science Project(開始10年の4割)検討書 arXiv:1709.07997

LST×(北4+南4)MST×(北15+南25)

23 m口径11.5 m/9.7 m口径

20 GeV - 3 TeV
FOV=4.5°
完成予想図

80 GeV - 50 TeV
FOV=7.5～7.7°

2016年～北サイト建設
2022年～南サイト建設
2028年 北アレイ完成
2028年 南アレイ完成
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)
4.3 m口径
1 TeV - 300 TeV
FOV=10.5°

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

欧州連合EUで法人格を持つ研究基盤機構(略称ERIC)が今年設立予定

望遠鏡配置(第１期)(

北サイト@スペイン 0.5 km2)は、最終目標台数

南サイト@チリ 3 km2

運用棟

SST×42(70)MST×14(25)MAGIC
MST×9(15)
LST×2(4)
LST×4(4)

計13(19)計58(99)5

CTA大口径望遠鏡(LST)初号機@スペイン・ラパルマ島
ロケ・ムチャチョス 天文台(ORM)

Credit: S.Nozaki

MAGIC 口径 17 m

大口径望遠鏡(LST) 20 GeV-20 TeV

CTA－LST初号機(LST1)
口径 23 m 2018年10月完成

日本グループ 鏡・カメラ 開発の中心的役割
 分割鏡
 主焦点カメラ（宇宙赤外線背景放射による  1.5m分割鏡 198枚  視野 4.5度
ガンマ線吸収があるため、  アクチュエーター  光電子増倍管
1855本
エネルギー閾値が低いほど、 制御
 GHz波形記録
遠方天体が見える）
CTA-LST初号機（LST1）
回路
口径 23 m 検出有効面積は、Fermi
1.5m
衛星LATの1万倍

 高速回転２０秒/１８０度
突発天体を捉える
 11か国参加約２８０名

×265台

66

大口径望遠鏡(LST)初号機@スペイン・ラパルマ島
リモート運用併用

ロケ・ムチャチョス 天文台(ORM) @2200m

ICRR

京大MAGIC口径 17 m+名大(昨年～)

フランス, イタリア,
Credit: S.Nozaki クロアチア, ブルガリア

2020年1月から1200時間以上 チェレンコフ光収集効率 2020年11月

 運用休止• 2020年3-6月(COVID-19渡航制限)• 2021年9月-2022年1月(火山噴火)• 昨年7-8月(ストレージ障害)
 MAGICとの共同観測• 活動銀河核、銀河中心領域 他

火山噴火

科学観測

LST初号機(LST-1)
口径 23 m-2022年3月
火山噴火直後を除き安定

ばらつき(最大±4%)は測定誤差とダスト量変化に起因

Run番号7

LST-1検出感度、Crab観測 検出感度【論文準備中】 かにパルサー

公開版では図を削除しました。

 かに星雲

公開版では図を削除しました。

公開版では図を削除しました。

Gemingaパルサー解析中

8

LST-1観測：再帰新星RS Oph
Credit: David A. Hardy

白色矮星

赤色巨星

RS Ophiuchi
爆発周期：約15年
2021年8月8日 Fermiで検出
8月9日～
H.E.S.S., MAGIC, LST-1
で検出(VHE γ領域で新星初検出)【論文準備中】公開版では図を削除しました。

 LST-1観測 8月9～15日、29日～9月2日

公開版では図を削除しました。

9

LST-1観測：Blazar

公開版では図を削除しました。

公開版では図を削除しました。

公開版では図を削除しました。
【論文準備中】① 5天体(BL Lac除く)観測結果② BL Lacフレア短時間変動検出 2021年8月⇒ローレンツ不変性検証

速報 Atel#14783

20 GeV閾値達成

LST-1観測：銀河中心、突発天体、LST-1＋MAGIC観測
 銀河中心 Sgr A*

 GRB
 Swift, Fermi-GBM, Fermi-LATからのアラート手動対応 未検出

公開版では図を削除しました。

 ニュートリノアラート、
高速電波バースト 未検出
アラート自動対応し望遠鏡駆動するシステム構築中
 LST-1とMAGICの同時観測解析【須田講演】

GRB#

天頂角(度)

T0から観測開始まで(分)123456789101112404551595661641656262491320
970
119391072
1302
57588
6035113833
11

LST 2-4号基 準備状況@ラパルマ島
昨年10月、現地行政の建設許可が下り、基礎工事中
運用棟

LST
MST
LST初号機のカメラアクセスタワーから、先月25日に撮影
LST-2

LST-3

LST-1

LST-4

12

LST 2-4号基 準備状況：カメラ・光学系
LST-2@テネリフェ島

PMT 7本+GHz波形記録回路

全系試験中
ノイズ分布
0.25
p.e.

265台/望遠鏡
0.20

LST-3@バルセロナ
組上げ中分割鏡 3台分630枚を昨年追加補修

LST-4@テネリフェ島
全系試験中

3m

ShieldCalibration Laser
波形記録回路のサンプリング時間幅較正【服部講演】@ラパルマ 13

LST 2-4号基 準備状況：外国グループ担当

camera archazimuth lock2-4号基 建設並行⇒2025年完成⇒LST 4基アレイによる観測 14

中口径望遠鏡(MST)プロトタイプ
 Davies-Cotton型 MST(欧州)
口径11.5m

 Schwarzschild-Couder型

SCT

主鏡9.7m＋副鏡5.4m
 カメラ
SiPM～1.1万素子

0.8 m
＠ドイツ
(2012～2020)

カメラ PMT～1800本
 北サイトへ1台輸送(2024年)⇒MST初号機建設

2.4 m

＠USA(2015～)(SiPM1536素子)

 2020年 かに星雲を検出
 カメラ（SiPMと読出回路）改良
電荷量スペクトル

 南サイト近くに
pathfinder建設(2024年) 読出回路２種類(1つはHESS-IIに搭載し観測2019年～)

15小口径望遠鏡(SST)プロトタイプ
ASTRI 口径4.3+1.8m
9基アレイ建設計画
視野 9.6度
SiPM(2368 ch)
CTA南サイトはインフラ整備中 ラパルマ島のため、9基ミニアレイを北半球で試験@イタリア
1基@イタリア(2014～）(2014～）

2018年
かに星雲を検出

テネリフェ島©google昨年5月 ９基の基礎工事完了

完成予想図@テネリフェ島 テイデ天文台

高度～2300m 約250 m間隔で設置

南サイトSST初号機カメラに搭載するSiPM
熱サイクル、高温高湿度下、大光量照射 試験中

credit: Astri mini-array

16

CTA南サイト@チリ・パラナル
Credit: Marc-André Besel, CTAO / ESO

ELT 39m

2028年～ 観測

CTA南サイト

GoogleVLT 8.2mx4（高度2150m）

CTAサイト

昨年、公道からCTAサイトへの道路建設

17

まとめ
 CTA北サイトの大口径望遠鏡LST初号機：2020年～科学観測(のべ1200 h)• 望遠鏡性能、Crab観測 ⇒論文化
• Blazar ６天体(BL Lac短時間変動 2021年, ATel) ⇒論文化
• 再帰新星RS Oph（新種VHEガンマ線天体）検出 2021年 ⇒論文化
• GRB, FRB, νフォローアップ観測 未検出 ⇒観測自動対応化• LST-１とMAGICの共同観測・相互較正進行中
 CTA北サイトLST 2-4号機 要素製作ほぼ完了
昨年10月建設許可下りる⇒基礎工事中⇒2025年に完成
 CTA南サイト• SST初号機カメラ製作中 SiPM試験• 昨年、サイトへのアクセス道路建設[北]スペイン・ラ パルマ島

[南] チリ・パラナル

https://www.cta-observatory.org/
Credit: A. Okumura18
完成予想図