2015 Fiscal Year Research-status Report
適応データ解析による重力波探査システムの開発とデータ解析ライブラリの整備
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15K05071
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
大原 謙一 新潟大学, 自然科学系, 教授 (00183765)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 重力波 / データ解析 / プログラム・ライブラリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
連星中性子星合体で放射される重力波について，連星中性子星合体の数値相対論により得られた重力波波形とAdvanced LIGOの予測感度曲線に基づくノイズを用いて，Hilbert-Huang Transform (HHT)によるデータ解析の可能性を明らかにした。中性子星物質の状態方程式により，2つの中性子星の合体後であるpost-merger phaseにおける重力波波形が大きく異なることが予想されている。HHTでは，この重力波に対して，周波数の時間変動を精度よく捉えることができるため，状態方程式の違いを区別できる可能性が大きいことを明らかにした。
また，HHTによる新たなバースト的重力波探査手法の開発に関しては，Excess Amplitude Method (EAM)を提唱した。これは，これまでのフーリエ変換に基づくExecess Power Method (EPM)と異なり，HHTが非定常時系列データの周波数や振幅の時間変動を精度よく捉えられることを用いて，特に振幅の時間変動に注目し，ノイズの中に重力波信号が含まれているかどうかを探るものである。我々は，重力崩壊型超新星爆発の数値相対論により得られた多数の重力波波形データとAdvanced LIGOの予測感度曲線に基づくノイズを用いて，波形ごとにFalse Alarm RateとFalse Dismissal Rateを詳しく調べ，HHTとEAMに含まれる最適パラメータを推定し，EAMの有用性を明らかにした。
重力波データ解析のためのプログラム・ライブラリーKAGALIの構築に対しては，基本的な部分を完成させるとともに，HHTおよびMatched Filter法の特にオフライン改正部分の主要部分を構築し，実際にAdvanced LIGOが始めて捉えたGW150914の観測データやKAGRAの試験観測データの解析に適用した。
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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
連星中性子星合体の際に放射される重力波の解析では，詳しい計算とそのとりまとめが完了し，論文として現在投稿中である。また，EAMに関しても，計画どおりに研究が進み，現在論文を執筆中である。いずれも，これらの成果の経過については，国際会議や国内の学会で発表してきた。
プログラム・ライブラリKAGALIの構築についても，本年度の計画部分については，順調に進んでいる。それぞれのコードが問題なく動作し，正しい結果を得られるか，また，プログラミング・ポリシーにしたがい，わかりやすいプログラムになっているかに関するコードレビューについては，現在進行中であるが，2016年2月に発表されたAdvacned LIGOによる最初の重力波観測GW160914の観測データに適用し，その有用性を明らかにすることができた。なお，これについては，現在成果発表の準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に従い，順調に研究は進展しており，今後も計画どおりの研究を進めていく予定である。なお，非定常時系列データの解析に関する他の手法，例えば，富山大学のグループが開発を進めているNon-Harmonic Analysis (NHA)などとHHTの比較により，それぞれの手法の長所や短所が明らかになってきたため，重力波データ解析への適用を中心に，HHTの特徴をより詳しく調べることも予定している。
プログラム・ライブラリーKAGALIについては，現在までにできた部分に対して内部レビュー中であるが，これを早急に終了して，よりパフォーマンスの高いものに改良するとともに，未整備の部分の開発を進めていく。また，本プログラム・ソースは，現在のところ，KAGRAデータ解析グループのなかでも，KAGALI開発チーム内だけへの公開であるが，公開範囲を広げて，韓国などの海外研究者を含めたより多くの共同研究者に利用してもらうことを計画している。また，そのためのドキュメントの整備も進める。
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| Causes of Carryover |
台湾で開催されたworkshopへの参加について，招待講演となったため，旅費・滞在費を本助成金で支出する必要がなくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
Advanced LIGOによる重力波初検出を受けて，2016年度に多くの国際会議が開催されることになり，関連する重力波データ解析に関する情報収集のため，この差引額と翌年度分を合わせて，これらの会議に出席するための旅費として使用する予定である。
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Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Development of KAGRA Algorithmic Library (KAGALI)2016
Author(s)
Ken-ichi Oohara, Koh Ueno, Hirotaka Yuzurihara, Yosuke Itoh, Hirotaka Takahasi, Tsukasa Arima, Kazunari Eda, Yoshinori Fujii, Kazuhiro Hayama, Yuta Hiranuma, Shigeki Hirobayashi, Nobuyuki Kanda, Masato Kaneyama, Jeongcho Kim, Chunglee Kim, Hyung Won Lee, Shuhei Mano, Kyohei Miyake, Akinobu Miyamoto, Yuta, 他17名
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Journal Title
MG14 proceedings
Volume: 1
Pages: 未定
Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] KAGRA Data Analysis and Data Management2015
Author(s)
Ken-ichi Oohara, on behalf of KAGRA DAS and DMG
Organizer
The 25th workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG25)
Place of Presentation
京都大学基礎物理学研究所（京都府・京都市）
Year and Date
2015-12-07
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] KAGALIを用いたHilbert-Huang変換解析コードの開発2015
Author(s)
植木聡史, 酒井一樹, 高橋弘毅, 金山雅人, 大原謙一, Jordan B. Camp, 有馬司, 枝和成, 藤井善範, 端山和大, 平沼悠太, 廣林茂樹, 伊藤洋介, 神田展行, Jeongcho Kim, Chunglee Kim, Hyung Won Lee, 間野修平, 三宅恭平, 宮本晃伸 他16名
Organizer
日本物理学会（秋）
Place of Presentation
大阪市立大学杉本キャンパス（大阪府・大阪市）
Year and Date
2015-09-27
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[Presentation] iKAGRAデータ転送・保管システムの開発 II（ソフトウエア開発）2015
Author(s)
神田展行, 大原謙一, 伊藤洋介, 植木聡史, 金山雅人, 佐々木幸次, 高橋弘毅, 田越秀行, 田中一幸, 端山和大, 平沼悠太, 三代木伸二, 山本尚弘, 譲原浩貴
Organizer
日本物理学会（秋）
Place of Presentation
大阪市立大学杉本キャンパス（大阪府・大阪市）
Year and Date
2015-09-27
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