MAGIC. Alessandro De Angelis INFN e Universita di Udine Trieste, 5 Ottobre 2005

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1 MAGIC Alessandro De Angelis INFN e Universita di Udine Trieste, 5 Ottobre 2005

2 MAGIC Collaborazione di 17 istituzioni: Italia (~28%), Germania (~36%), Spagna (~24%), Russia, Polonia, Armenia, Finlandia, USA, Ucraina, Svizzera, Bulgaria. Italia: 26 FTE da Padova, Ud/Ts, Si/Pi Obiettivo principale: rivelazione di sorgenti γ VHE (>30 GeV, lo IACT con soglia piu bassa al mondo) Sito: La Palma, Canarie, 2200 m slm Rivelatore : IACT,17 m, 240 m 2 di specchi di raccolta (il più grande al mondo). Field of view: gradi Camera: 577 pixels, di 2 tipi (1 e 2 risoluzione sul punto di 0.5 mrad) Risoluzione angolare sulle sorgenti: ~0.1 gradi (verificata su Crab) Movimento rapido (~20s) per puntare sui GRB DeAngelis, MAGIC 2

3 3rd Generation Telescopes MACE 2010? Negotiations towards MoU to balance between competition and cooperation Overlap of the Big4 allows for ~continuous observations DeAngelis, MAGIC 3

4 Dov è MAGIC? DeAngelis, MAGIC 4

5 Isole Canarie ING NOT TNG La Palma MAGIC DeAngelis, MAGIC 5

6 MAGIC Una visione d insieme La camera: ~ 1 m,, 3.5 FoV Regione interna: Anello esterno: 576 PMT (QE MAX ~ 30%) 17 m 396 PMT PMT m Puntamento rapido Struttura fibra di Carbonio Active Mirror Control secondi Trasmissione analogica su fibra ottica Trigger a due livelli: 1º livello: coincidenza NN 2º livello: pattern recognition 300 MHz DAQ Sup. riflettente: 236 m 2, F/1, 17 m 964 specchi su 247 pannelli Specchi dotati di sbrinatore Sistema laser/attuatori per AMC DeAngelis, MAGIC 6

7 The MAGIC Collaboration Chronology First First presentation in in at at the the ICRC, ICRC, Rome, Rome, (Bradbury et et al.) al.) Design study study spring spring Approval of of funding only only late late Start Start of of construction in in in in ORM, ORM, La La Palma Palma (2200 (2200 m a.s.l.) a.s.l.) Inauguration October 10th 10th in in First First detections of of Crab Crab Nebula and and Mrk421 February Commissioning until until fall fall (completion in in Sept Sept 2004) 2004) Regular observations since since winter winter 2004/2005 DeAngelis, MAGIC 7

8 Status: All technical innovations have been put to work without major problems. Most of the telescope parameters are within the design specifications. MAGIC is at present taking γ-data regularly. 8 VHE γ-ray sources detected. Energy threshold is estimated to be now around 50 GeV We are working on improving the sensitivity of the telescope for energies below 100 GeV and the analysis tools. First scientific publication submitted in Aug 05; others in pipeline. See contributions (29) to ICRC 2005, India in astro-ph_ , and DeAngelis, MAGIC 8

9 ICRC 2005: 29 papers 1) Physics Observation of gamma-ray emission from the AGN 1ES1959 during low X-ray and optical activity Observations of VHE gamma radiation from HESS J with the MAGIC telescope Search for Gamma Rays from the Galactic Center with the MAGIC telescope Search for pulsed VHE Gamma ray emission from the Crab pulsar Observations of Mrk421 with the MAGIC telescope First pulsar observations with the MAGIC Telescope Observations of the Crab nebula with the MAGIC telescope 2) Future plans and developments Towards Dark Matter Searches with the MAGIC telescope Tests of a prototype multiplexed fiber-optic ultra-fast FADC data acquisition system for the MAGIC telescope Development of HPDs with a 18-mm-diameter GaAsP photocathode for MAGIC-II Development and first results of the MAGIC central pixel system for optical observations Concept of a Global Network of Cherenkov telescopes and first joint observations of H.E.S.S. and MAGIC MAGIC observations of high-peaked BL Lac objects Status of Silicon Photomultiplier Development for MAGIC/EUSO-like experiments Study of the MAGIC sensitivity for off-axis observations MAGIC phase II DeAngelis, MAGIC 9

10 3) MAGIC detector and analysis details ICRC 2005 Status of the MAGIC Telescope Project The mirrors for the MAGIC telescope. Comparison of on/off and wobble mode observations for MAGIC Standard analysis for the MAGIC telescope The Data Acquisition of the MAGIC II telescope Technical Performance of the MAGIC telescope The DISP analysis method for point-like or extended gamma source searches/studies with the MAGIC telescope Data management and processing for the MAGIC telescope Calibration of the MAGIC telescope Absolute energy scale calibration of the MAGIC telescope using muon images Monte Carlo simulation for the MAGIC telescope Reconstruction methods of energy spectra for high redshift sources with the MAGIC telescope A systematic study of the interdependence of IACT image parameters A tracking monitor for the MAGIC telescope DeAngelis, MAGIC 10

11 Presa dati Efficienza globale Settembre 2004 Inizio acquisizione dati dopo la fase di collaudo. Efficienza di presa dati in graduale aumento fino a raggiungere l 80-90% nel Gennaio Febbraio 2005 Il tempo non è sempre bello. Persi i primi 2 GRB osservabili forniti da SWIFT. Marzo L efficienza di acquisizione è stabile attorno al 90%. Parte del tempo di DAQ vien lasciato a test e all Active Mirror Control. DeAngelis, MAGIC 11

12 Presa dati Le osservazioni Molti run sulla Crab» Studio delle sistematiche sotto i 100 GeV in progress» Analisi temporale della PSR da terminare Molti run su Mkn421/501» ToO, osservazioni congiunte e multiwavelength Centro Galattico» Osservazione ad alto ZA (>58 ) Osservazione di GRB» Sviluppo di una procedura semiautomatica per una risposta rapida ai ToO. Vedi osservazione GRB050713a Altri oggetti» Extragalattiche: Crab, 1ES Galattiche: HESS , HESS DeAngelis, MAGIC 12

13 Primi risultati Sensib. sorgenti puntiformi DeAngelis, MAGIC 13

14 Primi risultati Crab Sorgente forte e stabile di γ GeV/TeV (Whipple 89). Candela standard per gli esperimenti di gamma astronomia Crab Nebula Li - Ma : 20σ Time(h) Segnale significativo oltre i 50GeV (2h di osservazione). 3% Crab a 5σ in 50 ore DeAngelis, MAGIC 14

15 Crab: verso il picco del Compton inverso Misurato su 20 decadi Preliminary Synchrotron MAGIC I.C. X-Ray I.R. γ (MAGIC) DeAngelis, MAGIC 15

16 Primi risultati HESS1813, HESS1834 Conferma di due sorgenti (SNR) scoperte da HESS durante la osservazione del piano galattico. HESS h, 10σ HESS Γ = 2.3 ± 0.4 HESS best fit HESS h, 6σ In sovrapposizione: contorni radio della SNR G (White, Becker & Helfand, 2005) DeAngelis, MAGIC 16

17 Primi risultati - Dark Matter, uno sguardo al centro galattico M= 3.6 x 10 6 Solar Masses Earth X emission (variable) γ emission Annihilation radiation from the GC DeAngelis, MAGIC 17

18 No clear information about the shape Point-like core TeV H.E.S.S. Extended tail DeAngelis, MAGIC 18

19 GC observed in VHE gamma by Cangaroo, HESS, MAGIC HESS+MAGIC and Cangaroo results don t match Cangaroo spectral index Γ=-4.6±0.5 HESS spectral index Γ=-2.63±0.09 MAGIC 2005: Γ=-2.3±0.4 flux: ~10% of Crab no apparent variability E 2 dn/de TeV 6 TeV WIMP 10-9 WIMP HESS, astro-ph/ , Energy [TeV] DeAngelis, MAGIC 19

20 Primi risultati Mrk421 (z=0.030) Dicembre 2004: flare osservato da RXTE Flusso ~ GeV- (14 ore, >40σ) 18/12/04: Osservaz. simultanea con HESS - Mutua calibrazione -ZA diversi diverse energie HESS MAGIC Combined spectrum agreement and complementarity. DeAngelis, MAGIC 20

21 Primi risultati Mrk501 (z=0.030) Altra sorgente storica 1º Lug 2005 flare 4Crab! 1 ora 40 σ Curva luce 2 minuti! Preliminary Crab flux Light Curve: 2 min time bins. DeAngelis, MAGIC 21

22 Primi risultati 1ES (z=0.047) Osservato da Whipple, HEGRA (150 h) Sett/Ott 2004 MAGIC 6.5 h Quiescente negli X Oggetto interessante: 2 neutrini : Amanda Osservaz. a 8σ ~ 11% Crab Prima pubblicazione astrofisica di risultati MAGIC DeAngelis, MAGIC 22

23 Primi risultati 1ES (z=0.184) Nuova sorgente γ scoperta da MAGIC Oggetto piú lontano (per pochi giorni ) 30% GeV Deconvoluzione EBL! preliminary DeAngelis, MAGIC 23

24 Osservazione di GRB GRB alert attivo da Aprile triggers utili Per due volte (e per primi con una sensibilita utile) abbiamo osservato un GRB ad alta energia contemporaneamente al primary burst X (per 30s) GRB050713a (soglia di 120 GeV) GRB (soglia di 60 GeV) Analisi in corso DeAngelis, MAGIC 24

25 La costruzione del secondo telescopio MAGIC (in corso di approvazione INFN da 2 anni), renderà MAGIC II lo strumento più sensibile al mondo Guadagno sulla sensibilita (fattore 2) Guadagno sulla risoluzione (fattore 2) Auspicabile il completamento nel 2007, per essere pronti a osservazioni MAGIC I simultanee con GLAST MAGIC II MAGIC II: sostanzialmente un clone di MAGIC I, con possibili miglioramenti Meccanica semplificata (specchi da 1m 2 ) già in test per MAGIC I Migliorata efficienza della camera (HPD o PM di nuova generazione) FADC più veloci: migliora il rapporto segnale/rumore + dettagliata analisi temporale DeAngelis, MAGIC 25

26 MAGIC II II --Stato Civil work has started. Completion of the frame expected in Nov 2005 (15 days of delay due to a fire) 6 September September 05 Fire in Sept 05. MAGIC was not affected 7 September 2005 DeAngelis, MAGIC 26

27 Specchi (responsabilita italiana) Specchi: 7 specchi da 1m in produzione (5 gia misurati dovrebbero essere montati su MAGIC I nella prima luna piena disponibile) Performance confrontabile con quella degli specchi da 0.5m Altre responsabilita italiane: - trigger/daq (Siena/Pisa) - DAQ/computing (Udine/Trieste) - MC Production (CNAF) DeAngelis, MAGIC 27

28 Sommario e conclusioni MAGIC ha dimostrato di funzionare. Inviata la prima pubblicazione; altre tre in pipeline Affinché MAGIC (e l Italia) possano essere competitivi nell astrofisica gamma oltre un orizzonte di 3 anni, è necessario complementarlo subito con MAGIC II Le opere civili di MAGIC II sono iniziate; la conclusione del frame e attesa entro dicembre, e in quel momento tocca alla superficie riflettente DeAngelis, MAGIC 28

29 Veritas on Sept 4 DeAngelis, MAGIC 29

30 DeAngelis, MAGIC 30