GLAST
Gamma-ray Large Area Space Telescope
深沢泰司
広島大学大学院理学研究科
30 September, 2000
International collaboration sponsored by NASA, DOE,
Japan, France, Italy, Sweden, and Germany
GLAST
MeV-GeV Gamma-ray Astrophysics
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OSO-III (1967): 比例計数管、銀河面放射の兆候
SAS-2 (1972): スパークチェンバー、銀河面放射、約10個の系内天体
COS-B (1975):スパークチェンバー、25個の天体(3C273含む)
EGRET(1991): スパークチェンバー、E~10GeVまで上がる、
271天体(約170は未同程)
多数のBLAZAR
5つのγ線バースト天体
X線領域との比較
X線
角分解能
検出天体数
MeV-GeV
< 1 arc-second
>>106
<1 degree
~300
GLAST
GLAST
基本性能
エネルギーバンド
Field of View
有効面積
エネルギー分解能
1イベント デッドタイム
点源位置決定精度
点源感度
検出天体数
重量
電力
Orbit(28.5度 incl.)
寿命
感度が良い
空間分解能が良い
全天モニター
EGRET
30MeV--10GeV
0.5sr
1,500cm2
10%
100ms
5--30分
~1×10-7cm-2s-1
271
1820kg
160W
350km
9年
GLAST
20MeV--100GeV
2.4sr (20% of 4π)
11,000cm2
10%
20μs
0.5--5分
~1×10-7cm-2s-1(1日)
~2×10-9cm-2s-1(2年)
>10000
2560kg
600W
550km
>5年
GLAST
GLAST衛星の構成
Delta II
Si -Pb
Tracker
(TKR)
4x4 array of
identical towers
CsI-Array
Calorimeter(CAL)
7920 H
Large Area Telescope
(LAT)
2560 kg, 600 W, 1.73²  1.06 m
PD readout
Anti-Coincidence
Detector(ACD)
Plastic-Scinti
+ PMT
GLAST
Tracker Module Mechanical Design
これが16個
44 array
of Si-strip
sensors (X)
バイアス
回路
C-fiber face shee
Hex cell core
Al closeout
C-fiber face sheet
鉛コンバータ
読み出し
回路
44 array
of Si-strip
sensors (Y)
Carbon
thermal
panel
GLAST
シリコンストリップ検出器
アイデアと最初の試作: Kemmer et al (late 1970s)
日本(浜松ホトニクス), イギリス, スイス, イタリア
9cm×9cm
p+
0.23mm
n+
0.4mm
安定した動作と耐放射線劣化は、加速器実験で実証済み
GLASTのものは、広島大学が中心に開発
GLAST
スパークチェンバー VS シリコンストリップ検出器
GLAST
ビームテスト用 Tracker Assembly
1モジュール
フロントエンド回路
GLAST
国際協力
Stanford University: SLAC & HEPL
NASA Goddard Space Flight Center
(GSFC)
高エネルギー分野と宇宙分野
の研究者が共同
US Naval Research Laboratory
(NBL)
~ 100 collaborators
University of California, Santa Cruz
(UCSC)
from 28 institutions
Sonoma State University (SSU)
Country
# Collaborators
University of Washington (UW)
USA
45
Japan
15 (T.Kamae, TKR)
日本: 広島大学, ISAS, 理研, 東京大学
, ICRR
Italy
16 (G.Barbiellini, TKR)
France
14 (I.Grenier, CAL)
イタリア: INFN, ASI
Sweden
4 (P.Carlson, CAL)
フランス: CEA/DAPNIA, IN2P3
Germany
3
スウェーデン: KTH
GLAST
開発体制
E/PO
L. Cominsky (SSU)
Principal Investigator
P. Michelson
(Stanford University)
Collaboration Science Team
Project Manager
W. Althouse (SU-SLAC)
Instrument Design Team
釜江常好 (SU-SLAC)
Instrument Scientist
S. Ritz (GSFC)
Instrument System
Engineering
T. Thurston (SU-SLAC)
Senior Scientist Advisory
Committee
N. Gehrels (GSFC)
Project Control
C. Chang (SU-SLAC)
Integration & Test
M. Nordby (SU-SLAC)
Performance & Safety
Assurance
D. Marsh (SU-SLAC)
Tracker
UCSC, SUSLAC, Japan,
Italy
Calorimeter
NRL, France,
Sweden
DAQ
ACD
SU, NRL
GSFC
Grid
Thermal
SU-SLAC
Inst. Ops.
Ctr.
SU-HEPL
- Instrument Project Office
- Subsystems
GLAST
GLAST: 最近の状況
• Submitted flight instrument and
science investigation proposal to
NASA - November 1999
-アメリカ以外のチーム(France, Italy,
Japan, Sweden)の承諾含む
• Presentation to NASA-convened
Scientific & Technical Peer Review
Panel - December 15, 1999
• Flight Proposal selected February 25, 2000
GLAST
Launch Schedule of GLAST Mission
Calendar Years
2000
2001
SRR
PDR
NAR
2002
I-CDR
2003
2004
Inst. Delivery
M-CDR
Implementation
Formulation
Build & Test
Engineering Models
フライト品
各部の製作
気球実験
2005
2010
Launch
Ops.
衛星組み立て
検出器
、試験
組み立て、試験
フライトSi-Strip製造(~11000枚)
GLAST
点源の位置決定、分解、検出
EGRET 95%
30‘
EGRET
GLAST
明るい天体だと、
r = 0.3 ’
5 source
でも r = 7 ’
GLAST
EGRET to GLAST – Number of Sources
EGRET(1991-1995)
GLAST(2005-2006)
271個
~10000個
GLAST
全天モニターとしてのGLAST
100秒
large field-of-view
広い視野(全天の20%)
1orbit(100分)で全天の85%をカバー
1orbit
ほぼすべての天体を100分ごとに
モニター
200  bursts per year
1日
3EG 
limit
all 3EG sources + 80 new in 2日
0.01 
104 sources in 1年 survey
1年後カタログ
0.001
LAT 1 yr
2.3 10-9
cm-2 s-1
GLAST
TeVガンマ線望遠鏡との関係
GLASTと新TeVガンマ線望遠鏡は、感度
がちょうどマッチしている。
CANGAROO-III
GLAST
ガンマ線バーストモニター
BATSEの後継
FOV~8.6sr(NaI)
126cm2
(NaI,BGOとも)
12個のNaIシンチレータ
5—1000keV
2個のBGOシンチレータ
0.2—20MeV
Top View
Side View
GLAST
ガンマ線バーストモニターの特徴
GLASTによるガンマ線バーストスペクトル
NaI
LATを補う性能
•MeV領域を埋めて、7桁
BGO
におよぶスペクトル(同時
期の他の衛星にない)
LAT
•スペクトルの時間変化
放射機構の解明
keV
1MeV
1GeV
•バースト検出、位置決定
GLAST
サイエンス
GLAST Project Team が掲げるテーマ
• 宇宙における粒子加速機構は何か?----->プロトンの直接探査
超新星残骸、パルサー、BLAZARジェット、銀河銀河団
• ガンマ線バーストなどの正体および放射機構は何か?
• Unidentified EGRET ソースの正体は何か?
• 銀河系および近傍銀河における物質分布と宇宙線分布は?
銀河間物質と宇宙線の衝突によるπ0decay
• ガンマ線による初期宇宙のプローブ
宇宙初期の赤外~UV光子とGeV光子との対生成
BLAZARの進化
• ガンマ線によるダークマター探査
予言される超対称性粒子の対消滅ライン
GLAST
日本の貢献
トラッカー用Si-Stripの開発、受け入れ試験、評価
広島大学
性能試験やキャリブレーションへの参加
広島大学、ISAS
ソフトウェアーの開発(Geant4,天体やBGDsimulator)
広島大学、ISAS
Si-Stripの購入
GLAST
日本でのサイエンスの方向(1)
•できれば日本(広島?)にデータセンター(ミラーサイト)を設置したい。
日本研究者の利用
データベースの構築 アメリカとの連携
大規模解析システムの構築
複雑な応答関数(スキャン、トラック認識、BGD…)
全天の天体のデータベースと
Full-Instrumental Simulatorによる解析
(Forward Method)
位置、明るさ、ライトカーブ…を
データとsimulationで比較して求める
ASCAの経験あり
GLAST simulatorの開発への参加
GLAST
日本でのサイエンスの方向(2)
•日本の宇宙観測環境の利点を生かした研究を特に
進めたい。
X線データと合わせた解析
特に、Astro-E(2005?--)、MAXIとの連携
加速現象、加速場所、放射機構などの特定
SNR、パルサー、星生成、銀河銀河団、AGN...
Cangarooなどと連携
パルサー、SNR、BLAZAR、ガンマ線バースト…
電波分子雲サーベイとの連携
銀河系内物質分布、宇宙線分布
LMC, SMC
GLAST
Si Detector
ストリップどうしの結線
ストリップとアンプの結線
Encapsulated wire bonds
Edge joint and wire bonds before encapsulation
GLAST
Expected Performance
(after all background rejection cuts)
FOV w/ energy
measurement due
to favorable aspect
ratio
Effects of
longitudinal
shower profiling
GLAST
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ppt - 広島大学理学研究科 高エネルギー宇宙・可視赤外線天文研究室