| Project/Area Number |
20H05639
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section B
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横山 順一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50212303)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
カンノン キップ 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50777886)
仏坂 健太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50867033)
伊藤 洋介 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60443983)
茂山 俊和 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70211951)
道村 唯太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80747006)
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| Project Period (FY) |
2020-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥202,410,000 (Direct Cost: ¥155,700,000、Indirect Cost: ¥46,710,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2022: ¥68,770,000 (Direct Cost: ¥52,900,000、Indirect Cost: ¥15,870,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2020: ¥109,070,000 (Direct Cost: ¥83,900,000、Indirect Cost: ¥25,170,000)
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| Keywords | 重力波 / データ解析 / 独立成分解析 / 原始ブラックホール / マルチメッセンジャー天文学 / ブラックホール / 連星中性子星合体 / キロノバ / 数値相対論 / インフレーション宇宙論 |
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| Outline of Research at the Start |
重力波を用いた宇宙物理学の研究を包括的に展開します。具体的には、①独立成分解析によってノイズを効率的に除去し、KAGRAによる重力波の初検出を目指します。②連星ブラックホールの質量分布関数とパルサーの周期擾乱で観測される長波長重力波背景放射を用いることにより、予想外に多数存在することがわかったブラックホールの正体を明らかにします。また、③連星中性子星合体については、マルチメッセンジャー宇宙物理学において、光学対応物となるガンマ線バースト及びキロノバの物理過程を数値相対論によって明らかにすると共に、ｒ過程元素合成を計算し、銀河の化学進化の観測と照らし合わせて、金や銀などの起源を明らかにします。
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| Outline of Annual Research Achievements |
重力波検出器KAGRAのノイズ除去に関する研究については、引き続き独立成分解析の理論整備を行うとともに、O3GK観測時のKAGRA実データに線形独立成分解析を適用し、iKAGRAデータの解析時と同様、より感度の上がったO3GKにおいてもこの方法の有効性を示すことができた。またKAGRAーPEM(Physical Environmental Monitor)チームとの協力により、引き続き環境信号の取得に努めているが、その副産物としてトンガの大地震の影響をこれらのモニターで検出し、その結果を論文にまとめた。
重力波で発見されたブラックホールの起源に関する理論研究としては、パルサータイミングアレイによって有意な重力波背景放射が検出されたことを受け、研究の方針を変更しているところであるが、新たな方針の下でインフレーション宇宙論の高次量子効果の研究を行い、音速に対する制限の論文を刊行するとともに、原始ブラックホールに対する大きな制限が得られる見通しが立った。
重力波対応天体のマルチメッセンジャー宇宙物理学に関する研究としては、まず連星中性子星合体後のキロノバにおける近赤外線スペクトルにおけるランタノイド元素の痕跡がどのように現れるかを明らかにした。また、キロノバ放出物の動的挙動を理論的に考察し、観測との比較において理論を制限した。また、Spitzer衛星や高視野紫外線衛星によるキロノバ観測からどのような知見が得られるかを明らかにした。一方、マルチメッセンジャー宇宙物理学のもう一つの柱である超新星に関する研究については、相互作用駆動型超新星の完全な歴史を明らかにするコードを作成し、一般公開した。
これらの研究に加え、重力波データ解析の研究の応用としてKAGRAを用いた軽量ダークマター探索に取組み、有用な制限を得つつあるところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
LIGO-Virgo-KAGRA（LVK)による第四観測期の開始が大幅に遅れていること、それに対するKAGRAの準備も遅れていることが本研究計画の遂行に大きな影響を及ぼしているが、理論研究者及び解析研究者は当初計画を上回る成果を挙げており、外的要因に寄らない部分の研究は順調に進捗している。代表者横山はKAGRAの感度向上とLVKの世界協力の推進に一層の寄与をするため、KAGRA科学会議議長に就任し、本研究費の順調な発展を阻む外的要因の解決に努力しているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
KAGRAの感度が一刻も早く上がり、LVKネットワークのもとでの真の共同観測が実現できるようてこ入れをする。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.
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