すばる主焦点搭載用10-100GeVγ線検出器 “CheSS”による かに星雲の観測報告

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1 すばる主焦点搭載用10-100GeVγ線検出器 “CheSS”による かに星雲の観測報告
浅原明広*, 臼田知史#, 小笠原隆亮#, 折戸玲子*, 窪秀利*, 小宮山裕#, 小杉城治#, 桜澤幸司♭, 高田唯史#, 谷森達*, 中桐正夫#, 西田大輔*, 宮崎智#, 森正樹c 目次 Introduction 観測原理 “CheSS”の紹介 シミュレーション結果 観測報告 まとめ ＊京都大学　物理　宇宙線研究室 ＃国立天文台　ハワイ観測所 ♪東京大学　宇宙線研究所 ♭東京工業大学　物理

2 1. Introduction -- 10GeV 領域でのパルサー --
観測目標: カニ 星雲/パルサー γ線検出器にとってのよい試金石 すばるの真上を通り、一晩中観測可能 (11～1月) 10GeV以上の領域での周期成分の検出可能性 (うかれば世界初) Polar cap モデル Outer gap　モデル カットオフエネルギー ～20GeV カットオフエネルギー ～50GeV Credit: A.K. Harding (NASA/GSFC) Thompson astro-ph/

3 現在の10GeV 領域の状況 Satellite Ground STACEE CELESTE カニ星雲 エネルギースペクトル(周期成分)
カニ星雲　エネルギースペクトル(周期成分) Satellite Ground 従来の Cherenkov光望遠鏡 (CANGAROO, Whipple…) EGRET ～10GeV Upper limit (300GeV　以上) 2台の新しい Cherenkov光望遠鏡 STACEE Upper limit (200GeV) CELESTE Upper limit (60GeV)

4 2. 観測原理(Imaging Air Cherenkov Technique)
γ線 陽子

5 高高度観測 高高度(4200m) + 巨大鏡(10m) 弱いチェレンコフ光を検出可能 10GeV gamma-seed
(CORSIKA simulation) 高高度(4200m) + 巨大鏡(10m) 弱いチェレンコフ光を検出可能

6 なぜすばる望遠鏡なのか? すばる望遠鏡 スペック 視野: 0.75deg 焦点距離: 15m 口径: 8.2m 高度: 4200m
すばる望遠鏡　スペック 視野: 0.75deg 焦点距離: 15m 口径: 8.2m 高度: 4200m 光電子増倍管 Typical gamma-ray event 200 mm 0.75deg At 4000m. 30GeV gamma. At the sea level. 300GeV gamma. すばる主焦点の広い視野が必要

7 実際の取り付け風景 CheSS SUBARU Prime Focus Unit Prime Focus Unit PMTs
Main mirror SUBARU Prime Focus Unit

8 3.CheSS (Cherenkov light detecting System on Subaru)
Remote control Fast VME-based Electronics 44ch VME-TDC (ΔT =0.75nsec) Onboard VME-CPU 3ch VME-ADC GPS module 動作可能トリガーレート ～300Hz (dead time 20%) １ｍ PMT array 200mm photo-cathode area ～233cm (ライトガイドなし) 2 重量 ~200Kg 消費電力 700W以下

9 4. Simulation of SUBARU with CheSS
夜光量 ～6p.e/trigger 期待されるトリガーレート: ～30Hz 観測可能エネルギー閾値 ～30GeV Jelley(1958) 観測時のトリガーレートとほぼ同じ 総光量が7p.e以下のイベントを夜光によるものとみなし、カット

10 5. 観測報告 Target: Crab pulsar Date: 17, 18, and 19, December 2001
Time: on 12hours, off 12hours Weather: Fine Milky way 5min OFF 10min OFF 12min OFF On-Off chopping observation Crab

11 Noise reduction の一例 Camera image Timing cut ADC cut Clustering cut 宇宙線
夜光 35ns 夜光 宇宙線 宇宙線 宇宙線 (Power law) 夜光 夜光 Camera image PMT hit timing (measured by TDC) ADC

12 Trigger rate Data on 17th 生dataのトリガーレート ON: 8 - 30Hz OFF: 6 - 22Hz ON
ADC cut後のトリガーレート (over 3000channel) 0.7Hz - 1.7Hz (望遠鏡のElevation angle依存性)

13 6.まとめ 10GeV 領域での観測の重要性: Cherenkov light detecting System on SUBARU:
パルサーにおける、2つの放射モデル。 polar cap か outer gap　なのか? Cherenkov light detecting System on SUBARU: コンパクトな検出器。1m X 1m 円柱状, 重量200 kg。 観測可能なエネルギー閾値は　30GeV (simulationによる)。 Crab　の観測 2001年12月、17,18,19日の3夜観測 観測時間; On 12時間 and Off 12時間. 現在　鋭意解析中!