The VERITAS bright moonlight program

In gamma-ray astronomy using Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs), the amount of observing time available is limited by a number of factors. One such factor is that the telescope cameras are made of photomultiplier tubes (PMTs) and are thus highly sensitive to light. The sky is 100 times brighter during full Moon than new Moon at the wavelengths most relevant to ground-based gamma-ray astronomy; the increased noise in the data stream due to moonlight photons both degrades the data quality and, more importantly, accelerates ageing of the PMTs. Thus, IACTs have historically been limited to observing during clear, moonless nights, or on nights where the moon is only partially illuminated and low in the sky. There are two approaches to circumventing the limits imposed by moonlight: observing using reduced PMT gains, or by using UV bandpass filters to block out parts of the moonlight spectrum. The VERITAS experiment, which consists of four IACTs at the Whipple Observatory in southern Arizona, was typically limited to when the moon was 35% illuminated. Using two new observing modes (one based on each of the aforementioned methods), VERITAS is in principle able to observe through the full Moon. The end result is an additional ∼ 29% observing time in a year, of which half has a data quality comparable to standard dark time data for the purposes of many of the VERITAS science goals. In this work, the two observing modes will be thoroughly described. In order to produce analysis tools for the bright moonlight data, extensive data/Monte Carlo comparisons have been made to verify the detector model. Studies of the resulting energy threshold, array sensitivity, and systematic errors are also presented. Finally, the first science results from the VERITAS Bright Moonlight Program are presented: the detection of a flare from the blazar 1ES 1727+502.En astronomie gamma utilisant les réseaux de télescopes Tcherenkov (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs)), le temps disponible pour l'observation est limité par un certain nombre de facteurs. Par exemple, les caméras du télescope sont composées de tubes photomultiplicateurs (PMT) et donc très sensibles à la lumière. Dans les longueurs d'ondes les plus pertinentes pour l'astronomie gamma, le ciel est 100 fois plus lumineux durant lapleine lune que pendant la nouvelle lune. L'augmentation du bruit dans les données en raison de photons au clair de lune dégrade la qualité des données et, plus important encore, accélère le vieillissement des PMT. Ainsi, les IACTs ont historiquement été contraints d'observer uniquement durant les nuits claires, sans lune, ou durant les nuits où la lune est seulement partiellement illuminée et basse dans le ciel. Il existe deux approches pour contourner les limites imposées par le clair de lune: réduire les gains des PMT, ou utiliser des filtres à ultraviolet pour bloquer certaines parties du spectre électromagnétique. L'observatoire VERITAS, qui exploite quatre IACTs à l'Observatoire Whipple dans le sud de l'Arizona, est généralement limité à des lunes illuminées à un maximum de 35%. Grace à l'utilisation de ces deux nouveaux modes d'observation, VERITAS est en principe maintenant capable d'observer même pendant la pleine lune, bien qu'en pratique les quelques jours aux alentours de la pleine lune sont généralement réservés à l'entretien du télescope. Le résultat final est une augmentation de 29% du temps d'observation par année, dont la moitié est à peu près égale en qualité aux standards de période sombre en ce qui concerne la plupart des objectifs scientifiques de VERITAS. Dans ce travail, les deux modes d'observation sont décrits en détails. Afin de produire des outils d'analyse pour les données «clair de lune», de nombreuses comparaisons entre les données et des simulations Monte Carlo ont été faites pour vérifier le modèle de détecteur. Les études du seuil d'énergie résultant, la sensibilité de l'observatoire et les erreurs systématiques sont également présentées. Enfin, les premiers résultats scientifiques du programme d'observation en clair de lune sont présentés: la détection d'une éruption provenant du blazar 1ES 1727+502