重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開

• Project Area: New development in astrophysics through multimessenger observations of gravitational wave sources
• Project/Area Number: 17H06077
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中村 卓史 京都大学, 理学研究科, 名誉教授 (80155837)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 貴浩 京都大学, 理学研究科, 教授 (40281117)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 重力波 / ブラックホール / 宇宙で最初にできた星 / 重力波物理学

Outline of Annual Research Achievements

2016 年 2 月 11 日に a-LIGO は「2015 年 9 月 14 日に GW150914 と呼ばれる質量が太陽質量の約 30 倍のブラックホールからなる連星の合体に伴って放射される重力波の初の直接観測に成功した。」と いう発表をした。本領域の理論の計画研 究による、宇宙で最初に出来た金属のない種族 III 星説が a-LIGOの論文でも有力な GW150914 の起源として高く評価された。この取りまとめ期間中にもGW150914と同様の質量の大きなブラックホールがさらに２イベント検出された。また、原始ブラックホール説も本領域は提案した。a-LIGO と MOU を交わしていた本領域の X 線、光・赤外の計画研究は速報を受けて追観測を実施したが、 電磁波対応天体はないという結果を得た。ニュートリノ観測も実施したが、未検出であった。理論的にもブラックホール連星の合体からの電磁波・ニュートリノ放射は 考えにくいので、無矛盾な結果である。a-LIGO と a-Virgo は 2016 年 10 月 から2017年8月にかけて、さらに感度を上げ、O2(Observing run 2)を実施した。O2で は、連星中性子星の合体で重力波と電磁波の両方が放射 されることが期待されると我々は予言していたが、その通り8月17日に連星中性子星合体が見つかった。本領域の文科省での最終ヒアリングは9月８日であったので、それに向けて領域取りまとめの研究会を取りまとめ予算で８月24-26日に開催した。MOUでの約束から、連星中性子星の合体の解禁日が10月16日であったので、取りまとめの研究会と最終ヒアリングでは各計画研究が多くの論文を用意していたにも拘らず連星中性子星の合体には全く触れられなかった。2017年８月末までの成果を353ページの報告集にまとめて、国内の関係研究者に配布した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Prompt emission from the counter jet of a short gamma-ray burst (2018)
  • Author(s): Yamazaki Ryo、Ioka Kunihito、Nakamura Takashi
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2018 Issue: 3 Pages: 1-3
  • DOI: 10.1093/ptep/pty012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Primordial black holes?perspectives in gravitational wave astronomy (2018)
  • Author(s): Sasaki Misao、Suyama Teruaki、Tanaka Takahiro、Yokoyama Shuichiro
  • Journal Title: Classical and Quantum Gravity Volume: 35 Issue: 6 Pages: 1-76
  • DOI: 10.1088/1361-6382/aaa7b4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hidden Universality in the Merger Rate Distribution in the Primordial Black Hole Scenario (2018)
  • Author(s): Kocsis Bence、Suyama Teruaki、Tanaka Takahiro、Yokoyama Shuichiro
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 854 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaa7f4
  • NAID: 120006466622
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Statistical nature of infrared dynamics on de Sitter background (2018)
  • Author(s): Tokuda Junsei、Tanaka Takahiro
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 2018 Issue: 02 Pages: 014-014
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2018/02/014
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] How to confirm the existence of population III stars by observations of gravitational waves (2017)
  • Author(s): Miyamoto Akinobu、Kinugawa Tomoya、Nakamura Takashi、Kanda Nobuyuki
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 96 Issue: 6 Pages: 6-9
  • DOI: 10.1103/physrevd.96.064025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Large gauge transformation, Soft theorem, and Infrared divergence in inflationary spacetime (2017)
  • Author(s): 田中貴浩、浦川優子
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 10 Issue: 10 Pages: 127-127
  • DOI: 10.1007/jhep10(2017)127
  • NAID: 120006410704
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Black hole ringdown echoes and howls (2017)
  • Author(s): Nakano Hiroyuki、Sago Norichika、Tagoshi Hideyuki、Tanaka Takahiro
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2017 Issue: 7 Pages: 93-93
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx093
  • NAID: 120006410705
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Merger of Binary Black Hole and Quasi Normal Mode of Black Hole (2018)
  • Author(s): Takashi Nakamura
  • Organizer: Transient Universe (NTU Singapore)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Opening and A01 Status Report (2018)
  • Author(s): Takahiro Tanaka
  • Organizer: Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, First Area Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] On ringing gravitational waves from black holes (2018)
  • Author(s): Takahiro Tanaka
  • Organizer: YKIS2018a
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Targets of Innovative Area Gravitational Wave Physics and Astronomy: (2017)
  • Author(s): Takahiro Tanaka
  • Organizer: KAGRA f2f meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A01: 重力波データ解析による 重力理論の検証 (2017)
  • Author(s): Takahiro Tanaka
  • Organizer: Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, KICKOFF workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A01: 重力波データ解析による 重力理論の検証 (2017)
  • Author(s): 田中貴浩
  • Organizer: Gravitational wave physics and astronomy: Genesis, Area Workshop 2017 Autumn
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] パルサー精密観測による重力理論検証 (2017)
  • Author(s): 田中貴浩
  • Organizer: 日本物理学会秋季分科会
  • Invited
• [Book] 深化する一般相対論 : ブラックホール・重力波・宇宙論 (2017)
  • Author(s): 田中 貴浩
  • Total Pages: 120
  • Publisher: 丸善出版
  • ISBN: 9784621302316