2018 Fiscal Year Annual Research Report
Developing multiwavelength gravitational wave astrophysics
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15H02082
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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), 准教授 (50777886)
伊藤 洋介 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60443983)
茂山 俊和 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70211951)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 重力波 / データ解析 / KAGRA / 独立成分解析 / 初期宇宙 / ブラックホール / 連星中性子星 / インフレーション宇宙論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
独立成分解析による重力波データ解析を低温重力波検出器KAGRAの初期運転であるiKAGRAのデータに対して行った。連続波を注入して独立成分解析の有無によって信号検出率がどのように変化するかを調べたところ、環境チャンネルの状態によるものの、おしなべて向上することがわかった。とくに環境チャンネルに擾乱が見られる時間帯では、適切な環境チャンネルを逐次的に用いて独立成分解析を繰り返すことにより、信号検出率が顕著に向上することを見いだした。
宇宙論的重力波の理論研究として、インフレーション後にインフラトンの運動エネルギーが優勢になるモデルにおいて、量子的重力波が過剰生成することなく、宇宙の再加熱とダークマター生成を両立できる方策を提案した。また、同種のモデルにおいて重力波の過剰生成を避けるもう一つの方法として、ヒッグス場がスカラー曲率と正の結合定数を持っているモデルを提案した。
中性子星合体がこれまでに数回しか起きていないと期待される矮小銀河の星のr-過程元素量の観測を行い、この元素の起源を探っている。2018年度の観測は竜座よりも星形成率が小さい六分儀座の星のスペクトル観測をすばる望遠鏡で行う予定であったが、マウナケア山噴火と悪天候により予定した観測が全て出来なかった。その他に中性子星合体の際に自由中性子のみからなる層が高速で飛び出してくる可能性について、流体力学的数値計算を行い調べた。その結果、最大で太陽質量の100万分の１程度が放出されることがわかり、その層が数時間の間観測可能なほどの明るさで可視光で光ることを示した。論文をThe Astrophysical Journalに発表した。もし、この光を観測できれば中性子が崩壊してできる水素原子内の電子の遷移による吸収線が観測でき、それらの波長のドップラー偏移から放出の規模についての情報が得られる。
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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
独立成分解析をさまざまな特質を持つデータチャンクについて行い、その性能を確認することができた。宇宙論的重力波、天体物理学への応用も順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
独立成分解析を用いたKAGRAの実観測の準備を行う。KAGRAがLIGO, Virgoの第三観測期にどのような形で参加するか、未確定な部分があるため、臨機応変の対応を心がける。
2018年度に出来なかった観測の再挑戦の観測提案は採択されている。この観測により、r-過程元素を供給する現象が超新星ではなく中性子星合体であることをより確実なものにすることができると期待している。理論研究では中性子星合体の際に放出される自由中性子層からの放射のスペクトルを計算し、どのような特徴を持つか調べる。
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