Cherenkov Telescope
Array (CTA) 計画：
全体報告（24）齋藤隆之(東大宇宙線研)

他CTA-Japan Consortium
2023年秋季年会 9月21日 名古屋大学

1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,岡知彦, 加賀谷美佳, 金森翔太郎,窪秀利, 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,
青山大 大林花織, 佐藤優理, 田中周太,高田順平, 武石隆治, Thomas P. H. Tam, K. S. Cheng,,
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, 柳田昭平, 吉田龍生
林克洋, 林航平, 廣島渚, 広谷幸一, David C. Y. Hui, 深見哲志,
大阪大 井上芳幸, 松本浩典, Ellis Owen,藤田裕, Ievgen Vovk, Pratik Majumdar,北里大 村石浩
Daniel Mazin, 村瀬孔大, 吉越貴紀
京大基研 井岡邦仁, 石崎渉
東大理
大平豊, 戸谷友則, 馬場彩
京大理 川中宣太, 鶴剛, 寺内健太,東北大當真賢二李兆衡
徳島大折戸玲子
熊本大 高橋慶太郎
名大理
立原研悟, 早川貴敬, 福井康雄, 山本宏昭
KEK素核研 田中真伸
甲南大 井上剛志, 鈴木寛大, 田中孝明, 名大ISEE 奥村曉, 高橋光成, 田島宏康, バン・ソンヒョン
千川道幸, 溝手雅也, 山本常夏 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
広大宇宙科学センター 水野恒史
国立天文台 郡和範
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
2CTA-Japan 122名

東大宇宙線研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°

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

完成予想図
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/
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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

従来の望遠鏡よりu一桁高い感度
短時間4-5桁高い感度(対Fermi-LAT)
u一桁広い帯域(20 GeV-300 TeV)
u角度分解能～2倍(2分角@10TeV)
Ø 検出天体 252個(現在)

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

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

4・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

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) @2200m

MAGIC
口径 17 m

LST初号機(LST-1)
口径 23 mチェレンコフ光収集効率

Credit: S.Nozaki

科学観測 2020年1月から1400時間以上
Ø 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)
Ø MAGICとの共同観測• 活動銀河核• 銀河中心領域 他

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LST初号機性能とCrab Nebula 観測

角度分解能

Crab SED (天体位置仮定解析)

Crab SED (未知天体解析）

エネルギー分解能30 GeV

300GeV

3 TeV

角度分解能0.4度

0.25度

0.18度

エネルギー
分解能(68%)

40%

20%

20%

感度曲線
2% Crab @500 GeV>100 GeV Flux 安定性(~7% )論文はApJに受理済。 https://arxiv.org/abs/2306.12960

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Crab and Geminga パルサー
Gemingaパルサー

Crab パルサー

Crab:

P1

••
•

P2
LST-1

103時間:
P1, P2, ブリッジ放射を有意に検出
P1, P2のスペクトラムも過去の測定と一致

Geminga:•••

21時間, 8 σ
P2 のみ
MAGICは80時間, 6 σ
MAGIC, 80時間

A. Mas-Aguiter, ICRC2023, https://pos.sissa.it/444/569/pdf

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BL Lac, 2021年8月のフレア
LST

波長ごとに異なる日変動が見られる。

Fermi-LAT
Swift-XRT
Swift-UVOT
Swift-UVOT

Crab Nebula• 多波長SEDのモデリングが完了。
• 論文執筆中

20 GeV
8月9日の変動(5分/bin)
0.01

0.1

Energy[TeV]

1S. Nozaki, ICRC2023, https://pos.sissa.it/444/552/pdf
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新星RS Ophiuchi
RS Ophiuchi
Ø１５年周期の再帰新星
Ø2021年8月8日Fermi-LATがバースト検出Øその後、HESS, MAGIC, LST1でも検出
Ø新星からのVHEガンマ線の初検出

index=3.94+-0.21

Credit: David A. Hardy

index=3.68+-0.22

Red. Giantindex=3.28+-0.16

White Dwarf

Ø 最初の数日、スペクトラムの硬化の兆候
Ø HESSの主張と無矛盾。
Ø ハドロン加速で説明される
HESS collab. Science 376, (2022)

Y. Kobayashi, ICRC2023, https://pos.sissa.it/444/092/pdf

その他の主な観測, 開発
観測• LHAASO J2108の観測 [A&A 673, (2023)]• 銀河中心 [阿部講演参照, 20日星間現象]• ブレーザー [Baxter講演参照、マルチメッセ
ンジャー企画セッション]• GRB: 221009Aを含む多数を観測。検出なし• ニュートリノアラート、FRB。検出なし

開発

LHAASO J2108

銀河中心• MAGIC２台とLST-1の間でのトリガー交換(Baxter, https://pos.sissa.it/444/700/pdf)• SiPM モジュールの開発（次の溝手講演参照)
10Hardware Stereo Trigger

LST2-4 (North), LST5,6 (South)
LST2-4(North): 要素は全てそろい、昨年建築許可がおり、建設が進んでいる。
Picture from LST1Tower

LST2

LST3

LST4

LST5-6(South): 予算は確保(イタリア)。カメラは北のコピー。躯体や鏡は環境（砂埃、地震）の違いを考慮してR&D中?

?
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MST、 SST
• Davies-Cotton MST• 12m口径• 北サイト• NectarCam (アナログトリガカメラ)• 2024年初号機建設• 南サイト• FlashCam(デジタルトリガカメラ）• 2024年、サイト付近に試作機建設• Schwarzschild-Couder MST (SCT)•••

10 m口径、fine pixel 1.1万 SiPM ピクセル
南サイトのみ(拡張計画)
アリゾナにプロトタイプ→camera upgrade• SST• 4 m口径(Schwarzschild-Couder)• この後の奥村講演参照

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まとめ
• LST初号機は北サイトで観測中。
• 期待通りの性能• 多数の重要な観測(Geminga パルサー、BL Lac, RS Ophiuchiなど)• MAGICとのトリガー交換やSiPMカメラのR&Dなども進行中• LST2-4号機（北）, 5-6号機（南）• LST2-4の鏡やカメラなど、各要素の準備は完了。建設許可がおり、昨年から建設が始まった。
• LST5-6については、イタリアが予算を獲得。カメラは北コピー。鏡や躯体についてはR&Dが進行中• MST, SST• 2024年度に、北サイトにMST初号機が、南サイト近くには南用MSTの試作機が建設される• SSTについては奥村講演参照
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