[論文レビュー] The Site of the ASTRI SST-2M Telescope Prototype

M. C. Maccarone, G. Leto+5 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2013

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 21

ひとこと要約

本論文は、イタリアのエトナ山におけるSerra La Naveの立地を、Cherenkov望遠鏡アレイ（CTA）のための小型望遠鏡であるASTRI SST-2Mプロトタイプの最適な設置場所として選定・特徴付けた。この立地は、高い空の透明度、低い光pollution、年間で53％以上の有効観測日を満たしており、UVscope-UVSiPMを用いた絶対システムキャリブレーションおよびスカイブライトネスモニタリングを含む補助機器を用いて、正確なキャリブレーションと科学的検証が可能である。

ABSTRACT

ASTRI is a Flagship Project financed by the Italian Ministry of Education, University and Research, and led by the Italian National Institute of Astrophysics, INAF. Primary goal of the ASTRI project is the design and production of an end-to-end prototype of Small Size Telescope for the CTA (Cherenkov Telescope Array) in a dual-mirror configuration (SST-2M) equipped with a camera at the focal plane composed by an array of Silicon Photo-Multipliers and devoted to the investigation of the highest gamma-ray energy band. The ASTRI SST-2M prototype will be placed at the INAF M.G. Fracastoro observing station in Serra La Nave on the Etna Mountain near Catania, Italy. After the verification tests, devoted to probe the technological solutions adopted, the ASTRI SST-2M prototype will perform scientific observations on the Crab Nebula and on some of the brightest TeV sources. Here we present the Serra La Nave site, its meteorological and weather conditions, the sky darkness and visibility, and the complex of auxiliary instrumentation that will be used on site to support the calibration and science verification phase as well as the regular data reconstruction and analysis of the ASTRI SST-2M prototype.

研究の動機と目的

• エトナ山のSerra La Nave立地が、ASTRI SST-2Mプロトタイプ望遠鏡の最適な設置場所として特定・検証すること。
• 非常に高エネルギーのガンマ線観測に不可欠な大気の透明度、低い光pollution、高い空の暗黒度を満たす立地であることを保証すること。
• 現場に設置された補助計器を用いて、ASTRI SST-2Mプロトタイプの科学的キャリブレーションと性能検証を支援すること。
• ポータブルなマルチピクセルフォトン検出器（UVscope-UVSiPM）とスカイ品質モニタリングツールを用いて、望遠鏡システムの正確な絶対キャリブレーションを可能にすること。
• 空の状態および大気の透明度を継続的にモニタリングすることで、長期にわたりデータ品質と再構築信頼性を確保すること。

提案手法

• イタリア国立天文学研究所（INAF）の全国観測ステーションを包括的に評価し、気象的・地球物理的・天文学的基準を優先して立地選定を実施。
• 昼間・夜間を問わず継続的な雲カバレッジモニタリングのため、フィッシュアイ全天球カメラ（SBIG AllSky-340C）を活用。
• 夜空の明るさを0.1 mag/arcsec²の精度で測定するため、スカイクオリティメーター（SQM-LE）を設置。可視光に感受性を示す。
• マルチアノードPMTとSiPMセンサを備えたポータブルシステムUVscope-UVSiPMを、モーター駆動トラッカーに搭載して、同時に干渉のない観測を実現。
• 標準星と地上光源を同時に追跡することで、大気減衰および絶対キャリブレーション定数を特定。
• コリメーター内にキャリブレート済みフィルターを設置し、UVscope-UVSiPMとASTRI SST-2Mカメラの間で視野およびスペクトルの一貫性を確保。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エトナ山のSerra La Nave立地は、大気的および空の状態を考慮した場合、ASTRI SST-2Mプロトタイプ望遠鏡の設置に適しているか？
• RQ2 特にカブネバ星雲方向を除き、Serra La Naveの夜空明るさおよび光pollutionレベルはどの程度か？
• RQ3 UVscope-UVSiPMシステムは、異なる大気状態下でもASTRI SST-2Mプロトタイプの応答を正確かつリアルタイムにキャリブレーションできるか？
• RQ4 立地の雲カバレッジおよび空の透明度は、プロトタイプの有効観測時間の割合にどのように影響するか？
• RQ5 ボルケーノ灰や地震活動は、Serra La Naveにおける長期的な望遠鏡運用にどのような影響を及ぼすか？

主な発見

• Serra La Nave立地は、年間で53％以上の有効観測日を提供しており、暗黒時間は7月には6時間、1月には11時間以上に達する。
• 南東方向からの光pollutionでさえも、Uバンドでは20.0、Bバンドでは19.8、Vバンドでは18.5 mag/arcsec²未満の夜空明るさを維持している。
• カブネバ星雲方向の夜空マグニチュードは、Uバンドで20.4未満、Bバンドで20.7未満であり、高エネルギーガンマ線検出に有利な条件である。
• UVscope-UVSiPMシステムにより、ナイトスカイバックグラウンド（NSB）のリアルタイムモニタリングが可能であり、星およびキャリブレート済み光源の同時追跡により絶対キャリブレーションが支援される。
• ASTRI SST-2Mプロトタイプは、UVscope-UVSiPMシステムを用いてキャリブレーションされ、大気減衰の正確な測定と、全望遠鏡システムのスペクトル応答キャリブレーションが可能となる。
• 標高1735 m a.s.l.、低緯度、強風およびボルケーノ灰の影響を防ぐ保護の恩恵を受けるため、長期にわたりCherenkov天文学運用に最適な立地である。