베리타스

VERITAS
계획된 NASA 금성 궤도선은 VERITAS(우주선)를 참조하십시오.그 외의 사용법에 대해서는, 「Veritas(동음이의인 설명)」을 참조해 주세요.
베리타스
Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System
VERITAS – 4대의 망원경 어레이
대체 이름초에너지 방사선 이미징 망원경 어레이 시스템
일부프레드 로렌스 휘플 천문대 Edit this on Wikidata
장소애리조나 주
좌표31°40′30″n 110°57′07″w/31.6751°N 110.952°W/ 31.6751; -110.952좌표: 31°40°30°N 110°57°07°W / 31.6751°N 110.952°W / 31.6751; -110.952 Edit this at Wikidata
고도1,268 m (4,160 피트)
초광2005년 2월 1일, 2007년 4월
망원경 스타일천체 관측소
감마선 망원경
망원경 수4개
직경12 m(39 피트 4 인치)
각도 분해능0.1도
집하 영역100,000m2(1,100,000평방피트)
웹 사이트veritas.sao.arizona.edu Edit this at Wikidata
VERITAS is located in the United States
VERITAS
VERITAS 위치
Commons 관련 매체
[Wikidata에서 편집]

VERITAS(Very Energy Radiation Imaging Telescope Array System)는 GeV – TeV 광자 에너지 범위에서 감마선 천문용 12m 광학 반사체 4개를 갖춘 지상 기반 감마선 관측소이다.VERITAS는 광범위한 공기 샤워로 알려진 지구 대기에 입자 소나기를 일으키는 감마선을 관찰하기 위해 이미징 대기 체렌코프 망원경 기술을 사용한다.VERITAS 배열은 미국 애리조나 주 남부에 있는 Fred Lawrence Whipple Observatory에 있습니다.VERITAS 반사기 설계는 같은 장소에 위치한 이전의 휘플 10m 감마선 망원경과 유사하지만 광학 이상 제어를 위해 크기가 더 크고 초점 거리가 더 길다.VERITAS는 대기 중의 체렌코프 소나기를 여러 곳에서 볼 수 있도록 배치된 일련의 영상 망원경으로 구성되어 있으며, 100 GeV – 10 TeV 대역에서 가장 높은 감도를 제공합니다(감도는 50 GeV ~ 최대 50 TeV).2007년에 완공된 이 매우 높은 에너지 관측소는 더 큰 에너지 대역의 범위뿐만 아니라 수집 면적이 넓기 때문에 페르미 감마선 우주 망원경의 LAT(대면적 망원경)를 효과적으로 보완한다.

사양 및 설계

VERITAS는 인접한 [1]각 망원경 사이에 약 100m(330ft)의 거리를 두고 4개의 12m 직경 영상 대기 체렌코프 망원경으로 구성됩니다.각 망원경은 조종 가능한 대형 광학 반사경과 고속 광전자 증배관 카메라를 포함한다.광범위한 공기 샤워에서 발생하는 체렌코프 빛을 입체적으로 관찰하려면 배열된 여러 개의 망원경이 필요하다.이러한 입체 관측을 통해 입자 샤워 형상을 정밀하게 재구성할 수 있으며, 따라서 단일 망원경에 비해 각도 및 에너지 분해능이 크게 향상되었습니다.들어오는 소나기의 각도 방향은 각 망원경에서 소나기 확산의 중심축을 찾아 교차할 때까지 그 축을 추적함으로써 결정됩니다.이러한 축의 교차점에 따라 상층 대기에서 공기 샤워를 시작한 1차 입자(우주선 또는 감마선)의 유입 방향이 결정됩니다.또한 샤워 코어 위치(즉, 1차 입자가 상호 작용하지 않을 경우 지면에 있는 1차 입자의 추정 위치)1차 입자의 에너지는 각 망원경에서 측정된 체렌코프 빛의 총량과 샤워 코어로부터의 망원경 거리로부터 결정됩니다.

각각의 망원경은 직경이 12m이고 시야가 3.5도이다.망원경은 데이비스-코튼 광학 디자인으로 제작되었는데, 이것은 구형 반사경을 사용하며 조립과 정렬을 위해 직선이다.이 설계는 카메라에 체렌코프 광자가 도달했을 때 약간의 시간적 확산을 유발하지만, 이 확산은 작습니다(약 4나노초).[2]리플렉터는 단단한 광학 지지 구조 위에 장착된 육각형 모양의 350개의 개별 미러 패스로 구성됩니다.각 망원경의 카메라에는 499개의 개별 픽셀(고속 26mm 직경 광전자 증배관)이 있습니다.VERITAS는 다른 IACT와 마찬가지로 지상에서 검출할 수 있는 충분한 대기 중 체렌코프 빛을 내는 1차 입자에 민감합니다.감도의 전체 범위는 50GeV ~ 50TeV이다(선원 강도에 따라 최소 100GeV까지는 스펙트럼 재구성이 시작되지 않는다).에너지와 각도 분해능은 입사 감마선의 에너지에 따라 달라지지만 1TeV에서 에너지 분해능은 ~17%이고 각도 분해능은 0.08도(격납 반지름 65%)이다.전체 어레이의 최대 유효 면적은 1TeV보다 100,000평방미터 높습니다.게 성운의 1%에 불과한 감마선 플럭스를 가진 매우 약한 천체물리 선원은 VERITAS에 의해 25시간 미만의 관측으로 탐지될 수 있습니다.보다 강력한 소스를 훨씬 짧은 시간에 검출할 수 있습니다.

VERITAS 망원경 3의 거울

배경 이벤트(즉, 하드론 샤워와 뮤온) 또는 소음(즉, 별빛과 달빛)과 목표 데이터(즉, 감마선에 의해 생성된 전자파 샤워)를 구별하기 위해 VERITAS는 3단계 트리거 시스템을 사용한다.레벨 1은 고정분율 판별기를 사용한 각 픽셀의 레벨 교차에 해당합니다.레벨 2는 패턴 선택 트리거로, 콤팩트한 형상을 가진 광자 모양의 샤워기를 선택하고, 각 카메라에서 랜덤한 형상을 생성하는 배경 샤워기의 대부분을 제거합니다.레벨 3은 복수 [3]망원경으로 샤워 도착 시간의 일치를 찾는 배열 트리거입니다.

대기 상층부의 감마선에 의해 생성되는 체렌코프 빛은 매우 어둡기 때문에 VERITAS는 맑고 어두운 하늘에서 가장 잘 관찰합니다.구름이 끼거나 비가 오거나 달이 매우 밝을 때는 관측할 수 없다.그러나 달의 밝기가 어둡거나 중간 정도일 때(일반적으로 조도가 60% 미만) 정기적으로 관측된다.연간 총 관측 시간은 일반적으로 약 1,200시간이다(이 중 약 200-250시간은 조도가 20-60%인 밝은 달빛 기간이다).관측소는 일반적으로 7월이나 8월에는 국지적인 몬순 상황 때문에 데이터를 수집하지 않는다.

역사

VERITAS는 휘플 10m 감마선 망원경의 성공에 따라 100GeV 이상의 매우 높은 에너지(VHE) 감마선 하늘을 탐사하도록 설계되었다.휘플 망원경은 1989년 [4]VHE 감마선 선원인 게 성운의 최종 검출을 위해 10m 직경의 대형 반사경과 결합된 영상 체렌코프 카메라를 최초로 사용했다.그 후, La Palma의 HEGRA 망원경은 일련의 영상 대기 체렌코프 망원경을 사용하여 1 TeV 이상의 양호한 감도를 보였다.VERITAS는 입체 관측의 이점을 대형 리플렉터와 조합하여 에너지 임계값을 낮춥니다.위플 망원경과 비교하여 VERITAS는 직경 12m의 대형 반사경을 사용하며 광학 및 집광 효율이 향상되었으며 픽셀화 된 카메라가 더 미세하게 사용되었습니다.기록(500MS/s 맞춤형 Flash-ADC 사용)과 트리거 전자 장치(고급 3단계 시스템 사용) 모두 이전 계측기에 비해 크게 향상되었습니다.VERITAS는 1990년대에 CANGARO-III, H.E.S.S. 및 MAGIC의 3개의 다른 이미징 대기 체렌코프(IACT) 어레이와 함께 고안되었습니다.VERITAS는 현재 서반구에서 작동하는 유일한 IACT 어레이입니다.

VERITAS(당시 VHEGRA로 불림)에 대한 첫 번째 제안서는 1995년 Trevor Weekes(Smithsonian Astrophysical Observatory(SAO))에 의해 스미스소니언 연구소에 제출되었다. 이 제안서는 직경 10m 체렌코프 망원경 9개를 설명했다.1998년, 최초의 VERITAS 콜라보레이션 미팅이 시카고 대학에서 개최되었습니다.2000년, 7개의 망원경 배열로서의 VERITAS의 개념은 중간 규모의 [5]프로젝트로 2000년 천문 및 천체물리학 데카달 서베이에 의해 추천되었다.지연은 애리조나에서 제안된 두 장소(홉킨스 산과 키트 피크의 기슭에 있는 몬토사 협곡)의 어려움과 사용 가능한 자금의 감소로 인해 발생했다.4개의 망원경 배열(지금은 12m 직경의 반사경을 가진)에 대한 제안은 2002년에 호의적으로 검토되었고, 2003년에 프레드 로렌스 휘플 천문대에서 VERITAS의 건설이 시작되었다.최초의 원형 망원경은 망원경 #1로 완성되었고 2004년에 첫 빛을 보았다.망원경 #2의 건설은 2005년에 완료되었고 첫 번째 스테레오 관측은 그 해에 시작되었다.망원경 #3과 #4는 2007년 초에 완성되었으며, 망원경 어레이를 위한 첫 번째 빛 축하 행사는 2007년 [6]4월 27일부터 28일까지였다.VERITAS의 정기적인 과학 작업은 2007년 9월에 시작되었습니다.VERITAS의 건설은 에너지부, 국립과학재단, 스미스소니언 연구소에 의해 미국에서 많은 자금을 지원받았다.추가 건설 자금은 엔터프라이즈 아일랜드(현재의 과학 재단 아일랜드)와 영국의 입자 물리학 및 천문학 연구 위원회에서 제공되었습니다.

VERITAS에 대한 개선과 업그레이드는 2007년부터 정기적으로 이루어지고 있습니다.망원경 #1은 2009년 여름에 더 나은 배열 형상(및 감마선 감도 [1]향상)을 위해 새로운 위치로 이동했다.2009년과 2011년 사이에 VERITAS 미러 패스의 정렬을 개선하고 레벨 2 트리거 시스템을 대체하는 업그레이드 프로그램이 수행되었습니다.또한 2012년 여름 모든 카메라 광전자 증배관은 고양자 효율 튜브로 업그레이드되었고, 이는 특히 감마선 에너지 범위의 낮은 끝 부근에서 감도를 다시 증가시켰다.초기 설계 민감도와 비교하여 VERITAS의 실제 달성 민감도는 약한 감마선 선원을 검출하는 데 필요한 시간이 [6]2배 이상 단축되어 훨씬 우수하다.

2017년 6월, 위플 천문대에서 베리타스 [7]과학 10주년을 기념하는 축하 행사가 열렸습니다.

과학

VERITAS는 천문학의 주요 측면을 결합하고, VHE 감마선의 새로운 파장에서 우주를 탐험하고, 입자 물리학의 표준 모델을 넘어선 새로운 현상의 입자를 찾는 광범위한 과학 프로그램을 가지고 있다.추구되는 기본적인 질문들은 다음과 같습니다: 우리 은하와 은하계 너머에서의 우주 입자 가속에 대한 이해, 중성자 별과 블랙홀과 같은 작은 물체 근처의 극한 환경, 암흑 물질의 성질, 은하간 자기장, 그리고 유무.빛의 속도는 이러한 극한 감마선 에너지에서 일정하다.VERITAS 관측 프로그램에는 초신성 잔해, 펄서, 펄서 바람 성운, 쌍성계, 은하 중심에 있는 수수께끼 같은 감마선 선원과 같은 은하 소스가 포함됩니다.은하계 밖의 근원에는 활동 은하핵, 항성 폭발 은하, 감마선 폭발 등이 있습니다.VERITAS 관측의 중요한 컴포넌트는 고속 무선 버스트(FRB), 고에너지 중성미자 및 중력파 이벤트를 포함한 멀티 파장 및 멀티 메신저 후속 조치와 관련된 것입니다.VERITAS는 암흑 물질 입자의 전멸로 인한 VHE 감마선을 찾기 위해 간접 탐사를 수행하는 광범위한 암흑 물질 프로그램을 가지고 있다.이러한 탐색의 대부분은 은하 중심과 왜소 구상 은하를 대상으로 합니다.2017년부터는 VERITAS 과학 프로그램이 소행성 엄폐 및 항성 강도 간섭 측정의 고해상도 측정을 통해 광파대역 관측으로 확대되었다.

매우 높은 에너지 감마선 선원의 VERITAS 카탈로그(2020년 1월 기준)

2020년 현재, VERITAS의 조사에 의해, 58개의 박사 학위 취득과 100개 이상의 동료 평가 출판물이 작성되었습니다.그림에서 보듯이, VERITAS는 매우 높은 에너지 감마선의 63개의 천체물리 선원을 검출했다(2020년 1월 기준).첫 번째 VERITAS 소스 카탈로그에는 소스가 6개뿐이었습니다.

VERITAS의 과학적 특징은 다음과 같습니다.

  • 2008년: 매우 높은 에너지에서 중주파수인 BL Lacertae(IBL) 유형의 첫 번째 블라자르 발견, W Comae에[8] 이어 두 번째 IBL 3C 66A.[9]
  • 2009년: 감마선 에너지로 방출되는 최초의 폭발성 은하인 시가 은하 또는 M 82 [10][11]발견.이 결과는 활동 은하핵의 [12]분출에서 발견되는 극단적인 과정이 아닌, 감마선이 우리 은하에서 발견되는 전형적인 천체물리학적 과정을 통해 생성된 것으로 생각되는 최초의 은하계 외 물체를 나타냈기 때문에 의미심장했습니다.
  • 2010년, 해파리 성운 또는 IC [13]443에서 확장된 감마선 방출을 검출한 후 VERITAS에 의한 상세한 형태학적 연구를 통해 페르미-LAT의 데이터와 결합하면 은하 초신성 [14]잔해에 의한 우주선의 가속에 대한 강력한 증거를 제공한다.
  • 2011년: 크랩 펄서로부터 100GeV 이상의 감마선 방출의 새롭고 예상치 못한 성분이 발견되어 기존 펄서 [15]모델에 심각한 도전장을 던졌습니다.
  • 2011년: Tycho 초신성 잔해에서 TeV 감마선 방출 발견.[16] 이 잔해는 우리 은하에서 몇 안 되는 역사적 초신성 중 하나에서 비롯되었습니다.
  • 2015: 적색 편이 값 ~ 1에서 퀘이사 PKS 1441+25의 TeV 감마선 검출. 이 에너지에서 [18]광자에 대한 우주의 일반적인 투명성을 나타낸다.
  • 2018년: BL Lac 물체 TXS 0506+056 [19]방향에서 VHE 감마선 검출. 이는 아이스큐브 중성미자 망원경이 보고한 고에너지 중성미자 이벤트 IC 170922A와 일치한다.
  • 2019-2020: 영상 대기 체렌코프[20] 망원경을 통한 항성 각도 직경 직접 측정 및 최신 망원경 [21]시스템을 통한 항성 강도 간섭계 시연.

VERITAS의 연구자는 IACT를 사용하여 시티즌 사이언스를 실행하기도 했습니다.뮤온 이벤트 검출을 개선하기 위해 Zuniverse 플랫폼에서 뮤온 헌터 프로젝트가 생성되었습니다.이 프로젝트는 VERITAS로 촬영한 이미지를 보여주었고 시민 자원봉사자들은 이 이미지를 뮤온 이벤트 또는 비뮤온 이벤트로 분류해야 했다.그런 다음 연구원들은 표준 [22]분석보다 더 잘 작동하는 기계 학습 알고리즘을 훈련시켰다.Muon Hunter 2.0에서는 다른 기계학습 접근법으로 [23]결과를 개선하려고 합니다.

콜라보레이션

VERITAS의 협력은 2000년 3개국 9개 회원기관 간에 팀워크 협정이 체결됨으로써 공식적으로 형성되었다.회원 기관은 다음과 같다.아이오와 주립 대학교, 퍼듀 대학교, 스미스소니언 천체물리 관측소, 캘리포니아 대학교, 로스앤젤레스, 시카고 대학교, 유타 대학교, 세인트 워싱턴 대학교. 미국의 루이스, 영국의 리즈 대학교, 아일랜드의 더블린 국립 대학교.10번째 회원 기관인 캐나다의 McGill University는 2008년에 업데이트된 계약으로 추가되었습니다.회원 기관의 대표자는 VERITAS Executive Council(VEC; VERITAS 이그제큐티브 평의회)를 결성합니다.VERITAS는 [6]협업의 궁극적인 의사결정 권한으로 기능합니다.

2008년에는 VERITAS의 과학 프로그램을 지휘하는 VERITAS Science Board를 대표하는 협력 기관이 추가되어 협업이 확대되었습니다.최초 협력 기관은 다음과 같습니다.애들러 플라네타리움, 바너드 칼리지, 코크 인스티튜트, 드파우 대학교, 골웨이-마요 인스티튜트, 그리넬 칼리지, 아일랜드 국립 대학교, 골웨이, 캘리포니아 대학교, 샌타 크루즈, 아이오와 대학교 및 매사추세츠 대학교, 암스터.

2019년 현재 VERITAS 콜라보레이션은 캐나다, 독일, 아일랜드 및 미국 기관의 과학자 80명 이상으로 구성되어 있습니다.참가 기관은 Barnard College, Columbia University, Cork Institute of Technology, DESY, 조지아 공과대학, 아이오와 주립대학, McGill University, National University of Ireland, Galway, Purdue University, Smithsonian Astephysical Observatory, Dublin University, Dublin University입니다.캘리포니아 대학교, 산타 크루즈 대학교, 시카고 대학교, 델라웨어 대학교, 아이오와 대학교, 미네소타 대학교, 유타 대학교 및 워싱턴 대학교가 있습니다. 루이스, 다른 [6]여러 기관에서 온 비계열 및 준회원들도 있습니다

VERITAS Science Board의 의장은 대변인이다.공동작업의 리더십을 도울 부대변인이 있다.아래 표에 VERITAS 대변인 및 부대 대변인의 시간순 목록을 나타냅니다.2007년부터 대변인/부 대변인의 임기는 2년이며 재선될 수 있습니다.

날짜 대변인 부대변인
2000-2007 Trevor Weekes (SAO) 없음
2007-2009 사이먼 소디(U. 시카고) 르네 옹(UCLA)
2009-2011 르네 옹(UCLA) 제이미 홀더(미국 델라웨어주)
2011-2013 르네 옹(UCLA) Resmi Mukherjee (바너드 칼리지)
2013-2015 제이미 홀더(미국 델라웨어주) 존 핀리(퍼듀 미국)
2015-2017 Resmi Mukherjee (바너드 칼리지) 스콧 웨이클리(U. 시카고)
2017-2019 Resmi Mukherjee (바너드 칼리지) 스콧 웨이클리(U. 시카고)
2019-2021 John Quinn (UCD) 데이비드 윌리엄스(UCSC)
2021-2023 John Quinn (UCD) Amy Furniss(CSU, 이스트 베이)

2019년 현재, 미국 국립과학재단과 스미스소니언 연구소, 캐나다의 자연과학 및 엔지니어링 연구회, 독일의 헬름홀츠 협회 등, 다음의 기관이 VERITAS에 운용 자금을 제공하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Perkins, Jeremy S.; Maier, Gernot; The VERITAS Collaboration (2009). "VERITAS Telescope 1 Relocation: Details and Improvements". arXiv:0912.3841 [astro-ph.IM].
  2. ^ Krennrich, F.; et al. (VERITAS) (2004). "VERITAS: The Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System". New Astronomy Reviews. 48 (5–6): 637–641. arXiv:astro-ph/9907248. Bibcode:2004NewAR..48..345K. doi:10.1016/j.newar.2003.12.050.
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