Dark matter search at TeV energies by next-generation gamma-ray telescopes

下一代伽马射线望远镜在 TeV 能量下搜索暗物质

• 批准号: 19J12715
• 负责人: 稲田 知大
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12715/
• 关键词: 暗黒物質; 超高エネルギーガンマ線; CTA; 宇宙素粒子; 光学系; MAGIC; WIMP; 分割鏡; 望遠鏡光学系

本研究では、TeVガンマ線に感度が高い地上ガンマ線望遠鏡を用いてTeV質量の暗黒物質探索を行うことを目的としている。そのためにスペイン、カナリア諸島・ラパルマに建設中の次世代ガンマ線望遠鏡であるチェレンコフ望遠鏡アレイ(CTA)大口径望遠鏡の光学系コミッショニング・および科学観測と同観測サイトで現在稼働中のMAGIC望遠鏡による暗黒物質探索研究を行った。本年度は CTA 大口径望遠鏡(Large Sized Telescope, LST)における光学系構築・及びコミッショニングを行った。コロナ禍のため観測地に長期滞在して行う作業の予定は変更せざるを得なかったが、その分リモートでも可能な光学系制御のためのソフトウェア開発を中心に行った。その結果、低天頂角から高天頂角まで、198 枚の分割鏡の方向を調整し、主鏡がまるで一枚の鏡であるかのような鮮明な像(スポットサイズが 約0.06度程度)を焦点面で得ることができた。さらに用意した天頂角以外にも、天頂角ごとに、分割鏡の背面にあるアクチュエータの初期位置を内挿することにより、任意の天頂角に対して、アクチュエータの初期位置を決めることができるようになった。LST1を用いて、確立した手法はのちの LST2台目以降のコミッショニングにも有用である。暗黒物質探索研究においては、MAGIC望遠鏡を用いた暗黒物質由来のガンマ線探索のための解析手法改善を行った。特に大天頂角観測手法における大気ゆらぎ由来のエネルギースケールへの系統誤差や広がった天体を解析する際のカメラ応答の非一様性による系統誤差に注目し、これらを抑えられるよう解析手法を最適化した。これらの系統誤差の研究は後に CTA-LST を用いて行うさらなる究極感度での観測にも共通することが多く、将来につながる研究である。

这项研究旨在使用对TEV Gamma射线高度敏感的地面伽马射线望远镜寻找TEV质量的暗物质。为此，我们对Cherenkov望远镜阵列（CTA）进行了光学调试和科学观察，这是一种下一代Gamma-ray望远镜，目前正在西班牙金丝雀群岛的La Palma，以及使用当前的“黑质”搜索进行研究的La Palma岛，以及对黑质搜索的研究。今年，我们为CTA大型望远镜（LST）构建并构建了光学系统。由于19日大流行，我们别无选择，只能更改在观测地点长期执行的工作时间表，但结果，我们专注于开发用于光学系统控制的软件，可以远程完成。结果，调整了198个拆分镜的方向，从低到高的天顶角度调整，并且在焦平面上获得了清晰的图像（斑点大小约为0.06度），就好像主镜是单镜一样。此外，除了制备的天顶角外，可以通过将执行器的初始位置插入每个天顶镜的背面的初始位置，从而确定每个天顶角上的执行器的初始位置。使用LST1的既定方法也可用于在第二个和随后的LST单元上进行调试。在暗物质搜索研究中，我们改进了使用魔术望远镜从暗物质中搜索伽马射线的分析方法。特别是，我们集中在大型天顶观测方法中由大气波动引起的能量量表的系统误差，以及分析扩大对象时摄像机响应的不均匀性引起的系统误差，并优化了抑制这些误差的分析方法。这些系统的错误研究通常是对以后使用CTA-LST进行进一步最终灵敏度的观察，并且是未来的研究。

项目成果

Design and production of segment mirrors for the large-sized telescopes of the Cherenkov Telescope Array

切伦科夫望远镜阵列大型望远镜分段镜的设计和生产

• DOI: 10.1117/12.2562111
• 发表时间: 2020
• 期刊: Proc. SPIE 11451, Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation IV
• 作者: Inada Tomohiro;Fukami Satoshi;Noda Koji;Chikawa Michiyuki;Kagaya Mika;Katagiri Hideaki;Mazin Daniel;Obara Koutaro;Okumura Akira;Saito Takayuki;Teshima Masahiro;Yamamoto Tokonatsu;Yoshida Tatsuo;Vovk Ievgen
• 通讯作者: Vovk Ievgen

MAGIC observations of the diffuse γ-ray emission in the vicinity of the Galactic center

• DOI: 10.1051/0004-6361/201936896
• 发表时间: 2020-10-20
• 期刊: ASTRONOMY & ASTROPHYSICS
• 影响因子: 6.5
• 作者: Acciari, V. A.;Ansoldi, S.;Zaric, D.
• 通讯作者: Zaric, D.

IFAE/IAC(スペイン)

IFAE/IAC（西班牙）

MPI for Physics(ドイツ)

MPI 物理（德国）

A search for dark matter in Triangulum II with the MAGIC telescopes

使用 MAGIC 望远镜寻找三角座 II 中的暗物质

• DOI: 10.1016/j.dark.2020.100529
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physics of the Dark Universe
• 影响因子: 5.5
• 作者: Masatsugu Nagai;Ryo Yoshida;Tatsuki Yamada;Taira Tabakoya;Christoph E. Nebel;Satoshi Yamasaki;Toshiharu Makino;Tsubasa Matsumoto;Takao Inokuma and Norio Tokuda;Acciari V. A. et al.
• 通讯作者: Acciari V. A. et al.