CTA報告６７：全体報告
窪秀利（京大理）CTA-Japanメンバー（100名）手嶋政廣A，B，窪秀利C，戸谷友則D ，浅野勝晃A，井上剛志E，井岡邦仁F，
井川大地G，石尾一馬A，井上進A, B，井上芳幸A，猪目祐介H，上野遥I，内山泰伸H，大石理子A，大岡秀行A，大竹峻平K，大平豊E，荻野桃子A，奥村曉L, M，折戸玲子N，加賀谷美佳O，格和純P，片岡淳Q，片桐秀明O，
株木重人R，河島孝則L，川中宣太D，木坂将大A，岸本哲朗C，櫛田淳子G，郡司修一K，郡和範F，小島拓実A，
小谷一仁G，小山志勇I，今野裕介C，齋藤浩二A，齋藤隆之C，榊直人A，佐々木浩人H，佐野栄俊T，澤田真理E，柴田徹E，高橋慶太郎S，高橋弘充P，高橋光成A，高見一F，田島宏康L，立原研悟T，田中周太A，田中駿也O，
田中孝明C，田中康之P，田中真伸F，千川道幸U，辻本晋平G，土屋優悟C，坪根義雄E，鶴剛C，寺田幸功I，當真賢二V，門叶冬樹K，鳥居和史T，内藤統也W，中嶋大輔A，長瀧重博X，中森健之K，中山和則D，永吉勤I，西嶋恭司G，野里明香U，野田浩司A, B，畑中謙一郎C，花畑義隆A，馬場浩則O，早川貴敬T，林田将明A，原敏W，
馬場彩E，日高直哉L，広谷幸一A，深沢泰司P，福井康雄T，福田達哉T，藤田裕V，増田周C，松本浩典Y，水野恒史P，村石浩Z，村瀬孔大A，森浩二aa，柳田昭平O，山崎了E，山本常夏H，山本宏昭T，吉池智史T，吉越貴紀A，吉田篤正E，吉田龍生O，李兆衡X
東大宇宙線研A，Max-Planck-Inst. fuer Phys.B，京大理C，東大理D，青学大理工E，KEK素核研F，東海大理G，甲南大理工H，埼玉大理I，立教大理J，山形大理K，名大STE研L，レスター大M，徳島大総科N，茨城大理O，広大理P，早大理工Q，東海大医R，熊本大理S，名大理T，近畿大理U，阪大理V，山梨学大W，理研X，名大KMIY，北里大医療衛生Z，宮崎大工aa

CTA Consortium
２８か国 >1100名

日本物理学会 201４年３月 東海大学

大気チェレンコフ望遠鏡による超高エネルギーγ線観測
MAGIC

Cherenkov Telescope Array (CTA)計画

カナリア諸島VERITAS
USアリゾナ

H.E.S.S.
ナミビア

CANGAROO
オーストラリア

TeVCatカタログ

1４７ソース検出一桁高い感度広帯域化(20GeV-100TeV以上)
角度分解能3倍(2分@1TeV)(系外5９+系内6１+未同定2７)>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

時間変動

パルサー・星雲
放射機構、粒子加速機構

Fermiバブル

PKS2155-304
Aharonian+(2007)

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特集号：Astroparticle Physics Special Issue, Vol 43 (2013)

望遠鏡配置LST+MST
LST
口径23m

MST12m

SCT10m台数
サイト

LST

MST

SCT SST

南半球

４２５３６

北半球

４１５７０

SST ～4m

観測サイト候補地
北サイト
 Teide (Spain)

今年４月 Resource Boardで選定→交渉→→年内にサイト決定

カナリア諸島テネリフェ島(MAGICサイトはラ・パルマ島）

 San Pedro Martir (Mexico)
 Meteor Crater (USA) Yavapai (USA)南サイト
 Aar (Namibia)－HESSサイトから南へ400km
 Armazones (Chile) HESSサイト (Namibia)
 Leoncito (Argentina)
 San Antonio (Argentina)

LST仕様 観測帯域 20 GeV – 1 TeV
 望遠鏡構造
 口径 ２３ｍ
 鏡面積 ４００ｍ２
 焦点距離 28m
 鏡配置：放物線上
等時性＜0.6ns(r.m.s)
 総重量 ７0トン
 回転速度
１８０°/20秒←ＧＲＢなどの観測 鏡能動制御 トラッキング精度
２０秒

主焦点カメラ 視野 4.5度 (225cm)
 PMT 1855本 (0.1度/ピクセル)LSＴプロトタイピング－国際協力体制－
 日本グループ―カメラ・鏡 開発の中心的役割

カメラ(日西独)

 PMT+HV 2000本製造済
Preamp基板開発→高橋講演 カメラサポート
 アナログメモリを用いた高速波形サンプリング回路開発→中森・畑中講演

構造(仏)

有限要素法解析 ライトガイド開発→田中講演
 Preamp(西), トリガー(西独)

1.5m鏡(日)望遠鏡ドライブ(西) 鏡面形状測定→荻野講演
望遠鏡構造 (独) 鏡支持構造設計→花畑講演 アクチュエーター制御(日瑞)→小島講演
今年１月LSTグループ全体会議開催@柏LST建設スケジュール・予算

現在

１号機稼動

 1号機要素量産：2013-2015年 → 現地建設：2016年1Q～→ ファーストライト：2016年3Q →アレイ部分観測：2018年～→ フルアレイ観測：2020～2040年、公開天文台。
 最終仕様策定中（Technical Design Report, Review) 予算 日本：特別推進(～2017/3)他、全体予算の20%(40億円)貢献を目指す
ドイツ：建設費の予算化始まる(MPG, Helmholtz Assoc., BMBF)MST

Davies-Cotton型 (欧州)

口径12mメカニカルプロトタイプ建設＠ベルリン
 鏡（プロトタイプ＋ダミー）＋カメラ（ダミー） 鏡能動制御 試験
 望遠鏡駆動 試験
カメラプロトタイプ

PMT+アナログメモリ方式

PMT+FADC方式
1/12モデル(144素子)

SCT Schwarzschild-Couder型 (USA＋名大)
カメラ
視野８度

Secondary mirror（D=5.42m）

アナログメモリによる波形記録
トリガー性能評価→河島講演
@素実
MAPMT
⇒MPPC(Geiger-mode APD) 性能評価
 鏡形状設計中 鏡方向制御システム開発中

Primary mirror（D=9.66m）

SST－3タイプ－
 Davies-Cotton型(欧)口径４ｍ
カメラ：視野９度
MPPC+250MHz-FADC

 Schwarzschild-Couder型(欧+名大)

口径4.3+1.8m

MPPC/
PMT

口径4+2m鏡・アクチュエーター試作サイエンス検討+シミュレーショングループ活動
 昨年度までの活動→CTA特集号：Astroparticle Physics Special Issue, Vol 43(2013)－日本グループは、GRB, AGN, SNRで大きく貢献 今年度、Key Science Projectの具体的検討始まる
 CTA Consortiumが持つ観測時間を使った大規模観測計画（CTA全観測時間の30－50%、～500－1000時間以上/計画/10年）（案）• 銀河中心の深観測・サーベイ• 銀河面サーベイ• 銀河系内天体サーベイ (key SNR, PWN, binaries)• 活動銀河のモニタリング・サーベイ (銀河団内のAGN含む)• 星形成銀河のサーベイ (SMC, LMC, Starbursts and ULIRGs含)• トランジェント現象のモニタリング (多波長トリガー含)など。

サイエンス検討+シミュレーション－系内天体－
日本グループによる計算結果の例
 SNR RXJ1713.7-3946
CTA 50 hr

 Pulsar VelaGeminga
50 hr

50 hr

0.01

0.1

CTA 40 hr
実線 hadronic/leptonic=0.1
点線 leptonic

1 [TeV] 0.01

0.1

[TeV]

Crabのパルサー風散乱モデル
Aharonian+(2012)サイエンス検討+シミュレーション－系外天体－
 Cen A coreFermi

H.E.S.S.

CTA

115 hrEbreak～4 GeV
Sahakyan+(2013)

・0.5 hr・1 hrPetropoulou+(2014)

 M31
 GRB
GRB 130427A (z=0.34)

Fermi
Γ=2.2
Abdo+(2010)

観測モード
検討
→井川講演

CTA
100 hrその他blazar, surveyなどに、日本グループ大きく貢献

まとめ CTA計画：大(23ｍ)中(10-12m)小(4m)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（サイトを今年10月に決定）。28か国 1100名
以上の国際協力による、唯一の次世代チェレンコフ望遠鏡。公開天文台。
 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。
 現在、望遠鏡プロトタイピング進行・最終仕様策定中
 201６年1Q ～ 現地建設
 2016年3Q
大口径望遠鏡(LST)1号機のファーストライト
 2018年～
アレイ部分観測 2020年～
フルアレイ観測 日本グループは、主に大口径望遠鏡の開発・製作で中心的な役割
 カメラ（光電子増倍管、高圧回路、高速サンプリング読出し回路）
 光学系（高精度分割鏡、アクチュエータ制御、ライトガイド）

さらにデュアルミラー望遠鏡用読出し回路、シミュレーション、サイエンス検討(現在特にKey Science Project検討)などで活躍。