1. Ultra-violet imaging of the night-time earth by EUSO-Balloon towards space-based ultra-high energy cosmic ray observations
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A. Anzalone, Toshiyuki Nonaka, Javier Licandro, K. Benmessai, B. Beldjilali, E. Kuznetsov, N. Blanc, J. L. Marcos, G. Puehlhofer, T. Djemil, Toshiki Tajima, Giuseppe Giraudo, A. Kedadra, K. S. Caballero, M. Di Martino, M. Ave Pernas, S. Blin-Bondil, G. Cordero, H. Khales, L. Allen, P. Baragatti, A. Marini, Hitoshi Ohmori, Alberto Cellino, Hiroyuki Sagawa, I. Dutan, Yoshiya Kawasaki, T. Napolitano, malek mastafa, B. A. Khrenov, Sebastián Franchini, T. Paul, G. Cotto, C. De Donato, I. Stan, P. Gorodetzky, A. Pagliaro, S. Jeong, J. Watanabe, Piergiorgio Picozza, D. Allard, M. Suzuki, L. López Campano, Soon-Wook Kim, J. Rabanal, G. Osteria, Guillaume Prévôt, O. Larsson, L. R. Wiencke, A. Ebersoldt, Yoshio Arai, Francesca Bisconti, J. Hernández Carretero, Katsuhiko Tsuno, I. Kreykenbohm, D. Kolev, A. Radu, N. Tajima, M. Takeda, Shigehiro Nagataki, A. Guzmán, C. Lachaud, Christer Fuglesang, José Meseguer, A. Menshikov, Osvaldo Catalano, Silvia Ferrarese, R. Greg, J. Mimouni, C. González Alvarado, M. E. Bertaina, Valentina Scotti, M. Bogomilov, N. Mebarki, Y. Martín, C. De Santis, Ken'ichi Nomoto, G. Chiritoi, R. Attallah, N. Tone, K. Martens, Valerie Connaughton, Angel Sanz-Andrés, L. Marcelli, G. Masciantonio, I. S. Zgura, J. Tubbs, Hirohiko M. Shimizu, Austin Cummings, M. Wille, H. Krantz, F. Kajino, A. Jung, Y. Tsunesada, Y. Uchihori, A. La Barbera, H. Lahmar, Daisuke Yonetoku, G. Medina-Tanco, Mohammed Bakiri, Maciej Rybczyński, K. Kudela, J. F. Krizmanic, J. Genci, Konstantin Belov, F.J. Ronga, Yoshimasa Kurihara, C. Moretto, A. Diaz Damian, Jin Yong Lee, H. Schieler, Alfonso Monaco, Antonella Castellina, Mitsuteru Sato, N. Inoue, L. del Peral, A. Franceschi, E. Parizot, Z. Polonsky, Humberto Ibarguen Salazar, T. Shirahama, T. Jammer, Santiago Pindado, Junpei Fujimoto, G. Abdellaoui, L. Villaseñor, Y. Hachisu, G. Roudil, H. Tokuno, Pavol Bobik, F. Perfetto, Hajime Yano, O. Martinez, Bruno Spataro, Tokonatsu Yamamoto, S. Kalli, M. Yu. Zotov, John N. Matthews, Katsuaki Asano, Estíbaliz Gascón, B. Harlov, Carlo Vigorito, Roberto Bellotti, K. Mase, R. Nava, B. Pastirčák, J. Watts, E. Bozzo, S. Turriziani, Toshikazu Ebisuzaki, M. A. Mendoza, Pierre Barrillon, S. Briz, Eduardo García-Ortega, M. Sanz Palomino, E. M. Popescu, Barbara Szabelska, W. Painter, James H. Adams, Sergei A. Sharakin, Rossella Caruso, M. Vrabel, P. Prat, Francesco Isgrò, S. Bartocci, M. Traïche, Josef Jochum, Piero Vallania, M. D. Sabau, Z. Sahnoune, J. A. Morales de los Ríos, T. Peter, S. Naitamor, R. Tsenov, Tomás Belenguer, J. C. Sanchez Balanzar, Gustavo Alonso, F. Cafagna, W. Marszał, Satoshi Wada, Toshitaka Kajino, Piotr Orleanski, J.N. Capdevielle, R. Young, D. Campana, F. Lakhdari, T. Ogawa, W. Hidber Cruz, Thomas Schanz, Daisuke Ikeda, E. Joven, Inkyu Park, N. Belkhalfa, Francesca Capel, P. Galeotti, A. Pollini, Pavel Klimov, B. Panico, M. C. Talai, S. Bacholle, A. J. de Castro, M. Putis, M. Haiduc, Lech Wiktor Piotrowski, Susumu Inoue, S. S. Meyer, Francesco Fenu, S. B. Thomas, H. Miyamoto, Livio Conti, Angela V. Olinto, H. Attoui, Ovidiu Vaduvescu, C. Tenzer, T. Sugiyama, J. Błȩcki, Sergio Fernández-González, R. Matev, J. F. Valdés-Galicia, J. Bayer, Claudio Cassardo, Andrea Santangelo, A. Neronov, L. G. Tkachev, Simona Toscano, A. Weindl, A. Zuccaro Marchi, M. C. Maccarone, M. Fouka, S. Mackovjak, S. Yoshida, J. Szabelski, L. Caramete, Jörn Wilms, Takayuki Tomida, Dmitri Semikoz, C. de la Taille, Naoto Sakaki, C. Catalano, G. Vankova, D. Supanitsky, Mark Christl, O. Tibolla, O. A. Saprykin, Yoshitaka Itow, K. Katahira, A. Belov, H. Prieto, A. Caramete, R. Cremonini, Andrés Merino, Hajime Takami, F. López, M. Rezazadeh, S. Selmane, D. Maravilla, S. Biktemerova, Masaki Fukushima, E. G. Judd, Isabel Pérez-Grande, Shinsuke Abe, P. Carlson, F. Sarazin, A. Haungs, S. Piraino, Kenji Shinozaki, Zbigniew Wlodarczyk, H. J. Crawford, Gali Garipov, Marc Weber, R. Weigand Muñoz, A. Kusenko, S. Pliego, M. Martucci, Shoichi Ogio, Y. Karadzhov, M. Flamini, J. Yang, B. Vlcek, Y. Takizawa, Amine Ahriche, L. Placidi, P. L. Biermann, M. D. Rodríguez Frías, M. Kleifges, I. Rusinov, Z. Plebaniak, I. V. Yashin, K. Kawai, Michiyuki Chikawa, Marcos Reyes, Akinori Saito, S. E. Csorna, Johannes Eser, M. Serra, Luis A. Anchordoqui, A. Bruno, Jeong-Sook Kim, I. Kaneko, T. Patzak, Yoshihiko Mizumoto, J. Karczmarczyk, G. Sáez Cano, Fausto Guarino, P. von Ballmoos, M. Ricci, S. Dagoret-Campagne, Yukihiro Takahashi, José Luis Sánchez, Marco Casolino, Claudio Fornaro, Mikhail Panasyuk, Ralph Engel, Takahiro Fujii, M. Mahdi, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Organisation de Micro-Électronique Générale Avancée (OMEGA), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Abdellaoui, G., Abe, S., Adams, J. H., Ahriche, A., Allard, D., Allen, L., Alonso, G., Anchordoqui, L., Anzalone, A., Arai, Y., Asano, K., Attallah, R., Attoui, H., Ave Pernas, M., Bacholle, S., Bakiri, M., Baragatti, P., Barrillon, P., Bartocci, S., Bayer, J., Beldjilali, B., Belenguer, T., Belkhalfa, N., Bellotti, R., Belov, A., Belov, K., Benmessai, K., Bertaina, M., Biermann, P. L., Biktemerova, S., Bisconti, F., Blanc, N., Blecki, J., Blin-Bondil, S., Bobik, P., Bogomilov, M., Bozzo, E., Briz, S., Bruno, A., Caballero, K. S., Cafagna, F., Campana, D., Capdevielle, J. -N., Capel, F., Caramete, A., Caramete, L., Carlson, P., Caruso, R., Casolino, M., Cassardo, C., Castellina, A., Catalano, C., Catalano, O., Cellino, A., Chikawa, M., Chiritoi, G., Christl, M. J., Connaughton, V., Conti, L., Cordero, G., Cotto, G., Crawford, H. J., Cremonini, R., Csorna, S., Cummings, A., Dagoret-Campagne, S., de Castro, A. J., De Donato, C., de la Taille, C., De Santis, C., del Peral, L., Di Martino, M., Diaz Damian, A., Djemil, T., Dutan, I., Ebersoldt, A., Ebisuzaki, T., Engel, R., Eser, J., Fenu, F., Fernandez-Gonzalez, S., Ferrarese, S., Flamini, M., Fornaro, C., Fouka, M., Franceschi, A., Franchini, S., Fuglesang, C., Fujii, T., Fujimoto, J., Fukushima, M., Galeotti, P., Garcia-Ortega, E., Garipov, G., Gascon, E., Genci, J., Giraudo, G., Gonzalez Alvarado, C., Gorodetzky, P., Greg, R., Guarino, F., Guzman, A., Hachisu, Y., Haiduc, M., Harlov, B., Haungs, A., Hernandez Carretero, J., Hidber Cruz, W., Ikeda, D., Inoue, N., Inoue, S., Isgro, F., Itow, Y., Jammer, T., Jeong, S., Joven, E., Judd, E. G., Jung, A., Jochum, J., Kajino, F., Kajino, T., Kalli, S., Kaneko, I., Karadzhov, Y., Karczmarczyk, J., Katahira, K., Kawai, K., Kawasaki, Y., Kedadra, A., Khales, H., Khrenov, B. A., Kim, J. -S., Kim, S. -W., Kleifges, M., Klimov, P. A., Kolev, D., Krantz, H., Kreykenbohm, I., Krizmanic, J. F., Kudela, K., Kurihara, Y., Kusenko, A., Kuznetsov, E., La Barbera, A., Lachaud, C., Lahmar, H., Lakhdari, F., Larsson, O., Lee, J., Licandro, J., Lopez Campano, L., Lopez, F., Maccarone, M. C., Mackovjak, S., Mahdi, M., Maravilla, D., Marcelli, L., Marcos, J. L., Marini, A., Marszal, W., Martens, K., Martin, Y., Martinez, O., Martucci, M., Masciantonio, G., Mase, K., Mastafa, M., Matev, R., Matthews, J. N., Mebarki, N., Medina-Tanco, G., Mendoza, M. A., Menshikov, A., Merino, A., Meseguer, J., Meyer, S. S., Mimouni, J., Miyamoto, H., Mizumoto, Y., Monaco, A., Morales de los Rios, J. A., Moretto, C., Nagataki, S., Naitamor, S., Napolitano, T., Nava, R., Neronov, A., Nomoto, K., Nonaka, T., Ogawa, T., Ogio, S., Ohmori, H., Olinto, A. V., Orleanski, P., Osteria, G., Pagliaro, A., Painter, W., Panasyuk, M. I., Panico, Beatrice, Parizot, E., Park, I. H., Pastircak, B., Patzak, T., Paul, T., Perez-Grande, I., Perfetto, F., Peter, T., Picozza, P., Pindado, S., Piotrowski, L. W., Piraino, S., Placidi, L., Plebaniak, Z., Pliego, S., Pollini, A., Polonsky, Z., Popescu, E. M., Prat, P., Prevot, G., Prieto, H., Puehlhofer, G., Putis, M., Rabanal, J., Radu, A. A., Reyes, M., Rezazadeh, M., Ricci, M., Rodriguez Frias, M. D., Ronga, F., Roudil, G., Rusinov, I., Rybczynski, M., Sabau, M. D., Saez Cano, G., Sagawa, H., Sahnoune, Z., Saito, A., Sakaki, N., Salazar, H., Sanchez Balanzar, J. C., Sanchez, J. L., Santangelo, A., Sanz-Andres, A., Sanz Palomino, M., Saprykin, O., Sarazin, F., Sato, M., Schanz, T., Schieler, H., Scotti, V., Selmane, S., Semikoz, D., Serra, M., Sharakin, S., Shimizu, H. M., Shinozaki, K., Shirahama, T., Spataro, B., Stan, I., Sugiyama, T., Supanitsky, D., Suzuki, M., Szabelska, B., Szabelski, J., Tajima, N., Tajima, T., Takahashi, Y., Takami, H., Takeda, M., Takizawa, Y., Talai, M. C., Tenzer, C., Thomas, S. B., Tibolla, O., Tkachev, L., Tokuno, H., Tomida, T., Tone, N., Toscano, S., Traiche, M., Tsenov, R., Tsunesada, Y., Tsuno, K., Tubbs, J., Turriziani, S., Uchihori, Y., Vaduvescu, O., Valdes-Galicia, J. F., Vallania, P., Vankova, G., Vigorito, C., Villasenor, L., Vlcek, B., von Ballmoos, P., Vrabel, M., Wada, S., Watanabe, J., Watts, J., Weber, M., Weigand Munoz, R., Weindl, A., Wiencke, L., Wille, M., Wilms, J., Wlodarczyk, Z., Yamamoto, T., Yang, J., Yano, H., Yashin, I. V., Yonetoku, D., Yoshida, S., Young, R., Zgura, I. S., Zotov, M. Y., Zuccaro Marchi, A., Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
lens ,air ,media_common.quotation_subject ,tube ,JEM-EUSO ,Extensive air shower ,Airglow ,EUSO-Balloon ,Ultra-high energy cosmic ray ,7. Clean energy ,01 natural sciences ,detector: fluorescence ,Aeronáutica ,pixel ,0103 physical sciences ,ultraviolet ,Ultra-high-energy cosmic ray ,cosmic radiation: UHE ,backscatter ,010303 astronomy & astrophysics ,particle source ,Astrophysique ,media_common ,Physics ,COSMIC cancer database ,showers: atmosphere ,Settore FIS/05 ,010308 nuclear & particles physics ,background ,photon ,Astronomy ,imaging ,Astronomy and Astrophysics ,Astronomie ,Photon counting ,Universe ,observatory ,Pathfinder ,Refracting telescope ,trajectory ,Trajectory ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,satellite: orbit - Abstract
The JEM-EUSO (Joint Experiment Missions for the Extreme Universe Space Observatory) program aims at developing Ultra-Violet (UV) fluorescence telescopes for efficient detections of Extensive Air Showers (EASs) induced by Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECRs) from satellite orbit. In order to demonstrate key technologies for JEM-EUSO, we constructed the EUSO-Balloon instrument that consists of a ∼1 m 2 refractive telescope with two Fresnel lenses and an array of multi-anode photo-multiplier tubes at the focus. Distinguishing it from the former balloon-borne experiments, EUSO-Balloon has the capabilities of single photon counting with a gate time of 2.3 µs and of imaging with a total of 2304 pixels. As a pathfinder mission, the instrument was launched for an 8 h stratospheric flight on a moonless night in August 2014 over Timmins, Canada. In this work, we analyze the count rates over ∼2.5 h intervals. The measurements are of diffuse light, e.g. of airglow emission, back-scattered from the Earth's atmosphere as well as artificial light sources. Count rates from such diffuse light are a background for EAS detections in future missions and relevant factor for the analysis of EAS events. We also obtain the geographical distribution of the count rates over a ∼780 km 2 area along the balloon trajectory. In developed areas, light sources such as the airport, mines, and factories are clearly identified. This demonstrates the correct location of signals that will be required for the EAS analysis in future missions. Although a precise determination of count rates is relevant for the existing instruments, the absolute intensity of diffuse light is deduced for the limited conditions by assuming spectra models and considering simulations of the instrument response. Based on the study of diffuse light by EUSO-Balloon, we also discuss the implications for coming pathfinders and future space-based UHECR observation missions., 0, SCOPUS: ar.j, info:eu-repo/semantics/published
- Published
- 2019