Cherenkov Telescope Array (CTA) 計画：
全体報告(14)
窪 秀利（京都大学） 他 CTA Consortium

日本天文学会2018年春季大会

千葉大学

2018/3/16

CTA Consortium
３２か国>1400名
https://www.cta-observatory.org/CTA-Japan 118名

東大浅野勝晃, 石尾一馬, 稲田知大, 岩村由樹, 大石理子, 大岡秀行,
宇宙線研 岡崎奈緒, 加賀谷美佳, 久門拓, 黒田隼人, 齋藤隆之, 榊直人,櫻井駿介, 澤田真理, 高橋光成, 手嶋政廣, 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,

青山大 大平豊, 木坂将大, 柴田徹,
山崎了, 吉田篤正
Xiaohong Cui, Timur Dzhatdoev, Daniela Hadasch,
茨城大 片桐秀明, 三浦智佳, 柳田昭平,
David C.Y.Hui, Albert K.H. Kong, Pratik Majumdar,
吉田龍生
Daniel Mazin, Jumpei Takata, Thomas P. H. Tam, Wenwu Tian
JAXA/ISAS 小山志勇
東大天文 戸谷友則
大阪大 藤田裕, 松本浩典
東大物理 中山和則, 馬場彩
北里大 村石浩東北大格和純, 當真賢二
京大基研 井岡邦仁
徳島大
折戸玲子
京大理 川中宣太, 窪秀利, 田中孝明, 名大理
井上剛志, 佐野栄俊, 立原研悟, 早川貴敬, 林克洋,鶴剛, 野崎誠也, 平子丈,福井康雄, 山本宏昭, 吉池智史
増田周, 李兆衡
名大ISEE 朝野彰, 奥村曉, 佐々井義矩, 関崎晴仁, 田島宏康, 中村裕樹,
近畿大 千川道幸, 李健
日高直哉, Anatolii Zenin
熊本大 高橋慶太郎
広大理高橋弘充, 深沢泰司
KEK素核研 郡和範, 田中真伸, 廣島渚 広大宇宙科学センター 水野恒史
甲南大 猪目祐介, 髙原 大,宮崎大
森浩二
田中周太, 山本常夏
山形大郡司修一, 高橋知也, 門叶冬樹, 中森健之
埼玉大 勝倉大輔, 勝田 哲, 砂田裕志, 山梨学院大 内藤統也, 原敏
寺田幸功, 永吉勤, 西山楽
理研
井上進, 井上芳幸, 長瀧重博, Maxim Barkov, Gilles Ferrand,Haoning He, Donald Warren
東海大 神本匠, 木村颯一朗, 櫛田淳子,
内山泰伸
種田裕貴, 辻本晋平, 西嶋恭司 立教大
早稲田大 片岡淳CTAの性能、狙うサイエンス
Cherenkov Telescope Array(CTA)

CTA

感度

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～2倍(2分角@10TeV)

銀河面

 検出天体 208個(現行)⇒1000個以上
 最遠方 ｚ～1(現行)⇒ z～4 GRB等
宇宙線起源 ブラックホール
物理・ジェット形成

NAOJ//AND You Inc.

赤外・可視背景放射→宇宙の星形成史

暗黒物質対消滅γ線探索
ローレンツ不変性検証

詳細は、特集号 Astroparticle Physics, 43 (2013)1-356

LST×(北4+南4)MST×(北15+南25)

23m口径

12m口径

20 GeV - 3 TeV
FOV=4.5°
完成予想図

80 GeV - 50 TeV
FOV～8°

2016年～北サイト建設
2019年～南サイト建設
2022年～天文台運用
2025年～フルアレイ観測
運用期間 20-30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)
4m口径
1 TeV - 300 TeV
FOV=９～10°

LST初号機@北サイト(ラパルマ島)の建設 前回学会以降
昨年10月末構造体(ドイツ担当)
下部 完成

昨年11月

昨年12月 鏡構造体取付け

鏡取付構造体の組立中

LST初号機@ラ パルマ島の建設
今年1月
コミッショニング用コンテナ設置

2月上旬

2月中旬 カメラ支持構造(ダミー)取付
カメラ支持構造組立中@仏ロリアン(フランス担当)

６月
望遠鏡取付予定

LST 日本の分担－分割鏡・アクチュエータ
分割鏡 198枚

結像性能測定@東大宇宙線研

ラ パルマ島に輸送

黒田講演
抽出検査

1.5m

⇒来月～

望遠鏡取付
深見講演

鏡裏側

アクチュエータ

防水型CMOSカメラ

2月

構造体・アクチュエータ間接続板 取付開始

LSＴ 日本の分担－光センサ、読み出し回路
×265モジュール/望遠鏡

PMT 7本
PMT
1855本

平子講演
昨年９月～
カメラ全体組上げ・試験@スペイン
PMTモジュール1/8取付済

GHz波形
サンプリング回路
 初号機用：昨年1～９月 日本グループ
現地機関スペインIAC研究所に滞在、モジュール組立て⇒19モジュール(133ピクセル）
単位で品質管理試験

光学窓

筐体：スペイン担当

今年９月 カメラ全体を望遠鏡に取付ファーストライト
１０月 LST初号機竣工式⇒初号機必要数を確保した

 ２－４号機用
PMT：1万本 製造済→較正中
読み出し回路：1100モジュール 製作中(年度内完了)LST 大電力供給システム(Fly wheel)
GRBなどのトランジェント天体観測のため、望遠鏡高速駆動 180度/20秒
400 kW

望遠鏡駆動に必要な電力(試算)20秒

LST用システム 昨年9月 試験@スイス

Fly wheelシステム
http://www.mdpi.com/2076-3417/7/3/286/htm

モーター/発電機
回転体

600 kW UPS

Fly wheel

Fly wheel⇒ラ パルマに到着

真空ポンプ

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

 Schwarzschild-Couder型 SCT
副鏡 (D～5.4m)
主鏡(D～9.7m)

＠ドイツ(2013～)

カメラ 視野～8度

＠USA
鏡取付中

NEWS 昨年9月

ファーストライト
 カメラ
0.8 m

2.4 m

・視野８度
・SiPM～1.1万素子
ファーストライト
今年中頃予定PMT～1800本

https://www.cta-observatory.org/mstprototype-records-first-light/

北サイト全体の計算機システム
LST 4台＋MST 15台
3 GB/sオンサイト計算機システム

サイエンスデータ管理センター@ドイツDESY

0.3 GB/s

CPU 2000コア(うち望遠鏡制御 約200コア) https://www.ctaobservatory.org/project/technology＋3 PB diskを3 ラックに収納/data/
北サイト制御棟が完成するまで、コンテナ(12m長)に収納

昨年12月
設置

Infini-band Disk system CPUクラスタ
Disk system Gbit Ethernet小口径(SST)プロトタイプ－3タイプ－
 Schwarzschild-Couder型①GCT 口径4.２+1.8m 視野 9.2度
MAPMTカメラ(2048ch)

 SiPM素子開発
光クロストーク[%]欧州

ファーストライト@フランス(2015～) (2015年)②ASTRI 口径4.3+1.8m

保護層厚の最適化[公開版では図を削除]
過電圧[V]

 Davies-Cotton型 (欧州) 口径４ｍ
視野9度

欧州

SiPMカメラ (1296 ch)

視野 9.6度
SiPMカメラ(2368 ch)

ファーストライト(昨年５月)
https://www.cta-@イタリア observatory.org/ctaprototype-telescope-astri(2014～） achieves-first-light/@ポーランド(2014～)
https://www.ctaobservatory.org/cta-prototypetelescope-sst-1m-catches-firstglimpse-sky/

ファーストライト(昨年８月)

サイエンス検討＋観測シミュレーション
 日本グループは、AGN, Transient, SNRなどで大きく貢献
 Consortium全体で、Key Science Project(運用開始10年間の観測時間～40%使用)に関する検討書作成⇒ NEWS 昨年9月 arXiv:1709.07997にて公開
銀河面・系外サーベイ
AGN
トランジェント
PeVatrons星形成領域系外(全天1/4)
サーベイ感度

6mCrabLMCサーベイ銀河団
暗黒物質探索日本グループ進行中
 かに星雲の観測シミュレーション（高橋講演@星間現象）
 TeV領域電子・陽電子スペクトル測定性能のシミュレーション評価
 CTA大口径望遠鏡のモンテカルロシミュ
レーションによる月光下での性能評価

銀河面
2-4mCrab
CTA北 ４台
θ２分布
CTA北 ９台
H.E.S.S.(Holler et al. 2017)

E > 0.7 TeV[公開版では図を削除]

まとめ
次世代 超高エネルギーガンマ線天文台CTA
 日本グループは、大口径望遠鏡LSTの光学系・カメラ開発で中心的役割＋中小口径Schwarzschild-Couder望遠鏡カメラ開発や観測シミュレーション[北]スペイン・ラ パルマ島
 LST１号機@北サイト建設中
現地で、日本から輸送した光学系・カメラモジュールの組立＋品質管理⇒ファーストライト今年９月予定
 LST 2-4号機@北サイト用の鏡・カメラ要素製作中(今年度中に完了) 中小口径望遠鏡プロトタイプ試験中
 Key Science Project検討書公開[南] チリ・パラナル

完成予想図