2020 Fiscal Year Annual Research Report
Physics and Astrophysics with gravitational waves from Binary Neutron star Coalescences, Black Hole Neutron star Coalescences, Pulsars and Magnetars
| Project Area | Gravitational wave physics and astronomy: Genesis |
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| Project/Area Number |
17H06361
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田越 秀行 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (30311765)
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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)
伊藤 洋介 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60443983)
川口 恭平 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (60822210)
小嶌 康史 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (10192577)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 重力波 / 中性子星 / ブラックホール / レーザー干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年4月に行われた、KAGRAとGEOとの国際共同観測のデータ解析を行った。コンパクト連星合体重力波探索パイプラインgstlalを用いた全天探索，詳細な波形を仮定しないバースト重力波探索、観測期間中に発生した４つのガンマ線バーストの時刻と方向に特化した連星合体探索とバースト重力波探索を行った。その結果いずれの解析でも有意な重力波信号は見つからなかった。しかしながらこれらの解析は、KAGRAが国際重力波検出器ネットワークの一員として、天文学天体物理学的成果に貢献できることを示しているといえる重要な結果である。
観測される重力波イベントの統計的有意さを評価する指標として，q値を用いる方法について研究を行った．q値は検出された重力波信号が誤検出である確率を表している．LIGOのO1、O2データを用いた連星合体探索による，公開されているイベントトリガーリストに適用して，各イベントのq値を求め、従来用いられている指標であるP-astroと比較した。その結果P-astroとq値による有意さは概ね同じ結果を与えるが、P-astroで有意と認定される閾値近傍のいつくかのイベントについては、有意であったものが有意でなくなる場合があることがわかった。
中性子星地殻において、磁気的ストレスが閾値を超えたときに現れる塑性流動の効果を調べた。ホールドリフト、オーミック散逸、ローレンツ力による流体運動を考慮し、磁場の変化を計算した。ローレンツ力によって誘起されるバルク速度は、低粘性領域と強磁場領域で大きな影響を与えることがわかった。
数値相対論研究では、ブラックホール・中性子星連星の低離心率初期データを計算する方法を開発した。非歳差運動と歳差運動の両方の場合で、3周回運動の軌道シミュレーションを行い、軌道の離心率を0.001以下にすることに成功した。
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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
2020年4月のKAGRAとGEOのデータ解析が終了し、論文はすでに投稿され受理されている。これはKAGRAとして初めての国際共同観測であり、データ解析はLIGO-Virgoとの国際ネットワークの枠組みで行われた。有意な重力波信号は見つからなかったが、データに大きな問題はなく、今後感度が向上すれば直ぐにKAGRAが天文学天体物理学に貢献できることが示されたことは非常に重要な点である。その他にも数値相対論の研究や中性子星の物理状態についての研究も進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
重力波データ解析の研究では、2022年中に開始される見込みである，LIGO-Virgo-KAGRAの第４回観測運転の準備を行う．連星合体重力波解析の様々なツールを用いた解析を行う準備を行う．その他の研究については，これまでどおり，連星合体重力波の解析方法，連星中性子星合体の数値相対論とキロノバの研究，パルサーマグネターからの重力波の研究などを広く推し進めていく．
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