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Impact of correlated magnetic noise in the data analysis of gravitational waves and development of its mitigation and subtraction method

Publicly Offered Research

Project AreaGravitational wave physics and astronomy: Genesis
Project/Area Number 18H04591
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

姫本 宣朗  日本大学, 生産工学部, 准教授 (40552352)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords重力波 / データ解析 / 大域磁場 / 重力波検出 / 背景重力波 / シューマン共鳴
Outline of Annual Research Achievements

現在、米国の重力波検出器LIGOをはじめ、イタリアのVirgo、さらには今秋完成した日本のKAGRAによる合同観測が予定されており、今後より精度の高い重力波観測が行われることが期待されている。しかしながら、これら複数台の重力波検出器から得られる観測データの相関解析を行う際に、検出感度に上限を与えてしまう可能性がある重力波以外の信号、すなわち相関ノイズの影響が無視できない可能性があることが報告されている。本研究の目的は、この相関ノイズについて物理的かつ統計的に理解を深め、その知見に基づいて相関ノイズの影響を有意に低減することのできるデータ処理を開発していくことである。
2019年度は、相関ノイズの影響について、解析的に評価できるより洗練した数理モデルを構築してきた。そこで相関ノイズの原因となる地球規模で存在する大域磁場に対する重力波検出器の応答特性に対して線形カップリングを仮定し、さらには年間の世界の雷発生分布に基づいた非等方性大域磁場のモデル化したものを導入することで、これまでの先行研究の測定結果をほぼ再現することのできる解析モデルを導くことに成功した。この研究によって、相関ノイズの強さが、2台の検出器間の地理的関係だけでなく、各検出器の応答ベクトルの相対的関係によって相関ノイズが大幅に低減する可能性があることが明らかになった。この研究成果は2019年度内に論文として仕上げることができた。
また、昨年の秋に日本の重力波検出器KAGRAの完成したことから、現在世界に存在する4台の重力波検出器を用いて、上述した検出器の応答特性を特徴づけるパラメータを、統計処理の観点から推定していくことについて連携研究者とともに議論を行ってきた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Correlated magnetic noise from anisotropic lightning sources and the detection of stochastic gravitational waves2019

    • Author(s)
      Himemoto Yoshiaki、Taruya Atsushi
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 100 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.082001

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Correlated magnetic noise from anisotropic lightning sources and the detection of stochastic gravitational waves2020

    • Author(s)
      Yoshiaki Himemoto
    • Organizer
      The third annualsymposium of the innovative area
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地球規模の雷活動を起源とする大域磁場が背景重力波検出に与える影響2019

    • Author(s)
      姫本 宣朗
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of correlated magnetic noise on the detection of stochastic gravitational waves2018

    • Author(s)
      Yoshiaki Himemoto
    • Organizer
      The Second annual symposium of the innovative area "Gravitational Wave Physics and Astronomy: Genesis"
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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