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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

Research Project

Project/Area Number 15K05071
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

大原 謙一  新潟大学, 自然科学系, 教授 (00183765)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords重力波 / データ解析 / プログラム・ライブラリー
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。

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。

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。

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。

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。

  • Research Products

    (23 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Inje University/Yonsei University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Inje University/Yonsei University
  • [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
    • Journal Title

      MG14 proceedings

      Volume: 1 Pages: 未定

    • Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Research on Burst Gravitational Waves with the Hilbert-Huang Transform2016

    • Author(s)
      Masato Kaneyama, Ken-ichi Oohara, Hirotaka Takahashi, Takashi Wakamatsu, Jordan B. Camp
    • Journal Title

      MG14 proceedings

      Volume: 1 Pages: 未定

    • Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 連星合体重力波形解析におけるHHT解析2016

    • Author(s)
      植木聡史,中野将也,酒井一樹,高橋弘毅,大原謙一,三宅恭平,廣林茂樹,田越秀行,金山雅人,上野昂,成川達也
    • Organizer
      日本物理学会(春)
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-22
  • [Presentation] 連星合体重力波形におけるNHA解析2016

    • Author(s)
      中野将也,植木聡史,三宅恭平,廣林茂樹,酒井一樹,高橋弘毅,大原謙一,田越秀行,金山雅人,上野昂,成川達也
    • Organizer
      日本物理学会(春)
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-22
  • [Presentation] スパース性を利用した重力波の時間周波数解析2016

    • Author(s)
      金山雅人,大原謙一,高橋弘毅
    • Organizer
      日本物理学会(春)
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-22
  • [Presentation] KAGRAデータ転送システムの開発:基本設計と性能テスト2016

    • Author(s)
      大原謙一,端山和大,伊藤洋介,神田展行,金山雅人,宮川治,宮本晃 伸,三代木伸二,酒井一樹,佐々木幸次,田越秀行,高橋弘毅,田中一幸,植木聡史,山本尚弘,横澤孝章,譲原浩貴
    • Organizer
      日本物理学会(春)
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-21
  • [Presentation] iKAGRAデータ転送・保管システムの開発 III(システム構築と試運転)2016

    • Author(s)
      神田展行,端山和大,伊藤洋介,金山雅人,宮川治,宮本晃伸,三代木伸 二,大原謙一,酒井一樹,佐々木幸次,田越秀行,高橋弘毅,田中一幸,植木聡史,山本尚弘,横澤孝章,譲原浩貴
    • Organizer
      日本物理学会(春)
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-21
  • [Presentation] Hilbert-Huang変換を用いたバースト重力波イベントトリガーの構築とその評価2016

    • Author(s)
      酒井一樹,大原謙一,金山雅人,植木聡史,佐々木幸次,高橋弘毅
    • Organizer
      日本物理学会(春)
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-21
  • [Presentation] 大型低温重力波望遠鏡 KAGRA におけるデータ転送・保管システムの開発2016

    • Author(s)
      佐々木幸次,高橋弘毅,大原謙一,神田展行
    • Organizer
      情報処理学会 第78回全国大会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 矢上キャンパス(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-03-10
  • [Presentation] Sources of Gravitational Waves and Searches for Gravitational Waves with KAGRA2015

    • Author(s)
      Ken-ichi Oohara, on behalf of KAGRA DAS
    • Organizer
      Taiwan-Japan Workshop on KAGRA
    • Place of Presentation
      新竹市(台湾)
    • Year and Date
      2015-12-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [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
  • [Presentation] Amplitude-based approach to the detection of gravitational-wave bursts with the Hilbert-Huang Transform2015

    • Author(s)
      Kazuki Sakai, Ken-ichi Oohara, Masato Kaneyama, Satoshi Ueki, Yukitsugu Sasaki, Hirotaka Takahashi
    • 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
  • [Presentation] 重力波を用いた重力理論の検証に向けたデータ解析パイプライン2015

    • Author(s)
      金山雅人, 大原謙一, 高橋弘毅, Jordan B. Camp
    • 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
  • [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
  • [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
  • [Presentation] iKAGRAデータ転送・保管システムの開発 III(プロセス間通信)2015

    • Author(s)
      佐々木幸次, 高橋弘毅, 大原謙一, 神田展行
    • 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
  • [Presentation] Development of KAGRA Algorithmic Library (KAGALI)2015

    • Author(s)
      Ken-ichi Oohara on behalf of KAGRA DAS
    • Organizer
      The 14th Marcel Grossmann Meeting (MG14)
    • Place of Presentation
      Rome (Italy)
    • Year and Date
      2015-07-12 – 2015-07-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Research on Burst Gravitational Waves with the Hilbert-Huang Transform2015

    • Author(s)
      Masato Kaneyama, Ken-ichi Oohara, Hirotaka Takahashi, Takashi Wakamatsu, Jordan B. Camp
    • Organizer
      The 14th Marcel Grossmann Meeting (MG14)
    • Place of Presentation
      Rome (Italy)
    • Year and Date
      2015-07-12 – 2015-07-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hilbert-Huang Transform in Search for Gravitational Waves2015

    • Author(s)
      Hirotaka Takahashi, Satoshi Ueki, Yukitsugu Sasaki, Kazuki Sakai, Masato Kaneyama, Ken-ichi Oohara, Jordan B. Camp, Hideyuki Tagoshi
    • Organizer
      The 8th Korea-Japan workshop on KAGRA
    • Place of Presentation
      Gwagnju, (Korea)
    • Year and Date
      2015-06-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Developemnt of KAGALI2015

    • Author(s)
      Ken-ichi Oohara, on behalf of KAGRA DAS
    • Organizer
      The 8th Korea-Japan workshop on KAGRA
    • Place of Presentation
      Gwagnju (Korea)
    • Year and Date
      2015-06-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reconstruction of Waveform for Burst Gravitational Waves with the Hilbert-Huang Transform2015

    • Author(s)
      Masato Kaneyama, Ken-ichi Oohara, Takashi Wakamatsu, Hirotaka Takahashi, Jordan B. Camp
    • Organizer
      Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop 2015 (GWPAW2015)
    • Place of Presentation
      INTEX Osaka(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2015-06-17 – 2015-06-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hilbert-Huang Transform in Search for Gravitational waves - Basic concept and simulation -2015

    • Author(s)
      Satoshi Ueki, Yukitsugu Sasaki, Kazuki Sakai, Hirotaka Takahashi, Masato Kaneyama, Ken-ichi Oohara, Jordan B. Camp
    • Organizer
      Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop 2015 (GWPAW2015)
    • Place of Presentation
      INTEX Osaka(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2015-06-17 – 2015-06-20
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-02-07  

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