Development of Gravitational Wave Search Using Adaptive Analysis and Preparation of Data Analysis Library

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K05071
• Research Institution: Niigata 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 – 2019-03-31
• Keywords: 重力波 / データ解析

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，これまでの研究成果のとりまとめとさらなる研究発展のための準備を行った。
具体的には，超新星爆発の際に放射される重力波の解析を行い，その中でも，これまでに我々が進めてきた解析手法である Hilbert-Huang Transform (HHT) を用いて，爆発メカニズムの解明に重要と考えられているStanding Acretion Shock Instability (SASI) に起因する重力波モードがどこまで検出できるかについて詳細な解析を行い，そのモードの周波数特性や開始・終了時刻が決定できる可能性を示した。この問題に関しては，KAGRAなどの検出器のノイズの中に埋め込まれた場合に，どの程度の距離まで観測できるかという点は，実際にKAGRAの運転が開始された後に解析する準備を行った。さらに，HHT解析では，信号の一部しか得られていないデータに対しては，モード分解がうまくいかない場合があるが，かなり大きなガウスノイズを人工的に与えてアンサンブルを作成し，その平均を求めることにより，精度よくモード分解が可能であることも示した。これらの研究成果は，日本物理学会やいくつかの国際会議等で発表を行った。
重力波データ解析ライブラリ KAGALI の開発では，高精度，高速なデジタルフィルターの実装などを行うとともに，研究協力者とともに，コンパクト連星合体からの重力波データの解析パイプライン構築のためのコード開発進めた。また，C言語プログラムのヘッダーファイルの見直しや統合を進めて，ユーザーインターフェースの改善を行った。
さらに，日本のKAGRAと米国LIGOや欧州Virgoの共同観測開始に向けて，データ共有のためのプログラム整備を行った。
以上のような成果は，まもなく開始されるKAGRAの観測に大きな貢献をもとらすものである。

Research Products

• [Int'l Joint Research] California Institute of Technology/University of Wisconsin-Milwaukee(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: California Institute of Technology/University of Wisconsin-Milwaukee
• [Int'l Joint Research] KISTI/Inje University/Ewha Womans University(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: KISTI/Inje University/Ewha Womans University
• [Int'l Joint Research] Academia Sinica/National Central University/Tamkang university(台湾)
  • Country Name: その他の国・地域
  • Counterpart Institution: Academia Sinica/National Central University/Tamkang university
• [Journal Article] Probability Distributions of Means of IA and IF for Gaussian Noise and Its Application to an Anomaly Detection (2018)
  • Author(s): Kazuki Sakai, Masato Kaneyama, Ken-ichi Oohara and Hirotaka Takahashi
  • Journal Title: Adovances in Data Science and Adaptive Analysis Volume: 10 Pages: 1850006: 1-14
  • DOI: https://doi.org/10.1142/S2424922X18500067
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大型低温重力波望遠鏡KAGRAにおけるデータ自動転送システムの開発と性能評価 (2018)
  • Author(s): 酒井一樹, 神田展行, 大原謙一, 山本尚弘, 宮川治, 佐々木幸次, 植木聡史, 高橋弘毅
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 B Volume: J101-B Pages: 818-827
  • DOI: https://doi.org/10.14923/transcomj.2017JBP3064
  • Peer Reviewed
• [Presentation] KAGRA Algorithmic Library (KAGALI) の開発 (2019)
  • Author(s): 大原 謙一 on behalf of the KAGRA Collaboration
  • Organizer: 第74回日本物理学会年次大会
• [Presentation] KAGRA data management : Summary of Phase-I and status (2018)
  • Author(s): Ken-ichi Oohara on behalf of KAGRA collaboration
  • Organizer: The 4th KAGRA International Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Data Analysis of Gravitational Waves from Core Collapse Supernovae with Hilbert-Huang Transform (I) (2018)
  • Author(s): Yuta Hiranuma, Yukinobu Watanabe, K.Oohara, H.Takahashi, K.Hayama, N.Kanda, K.Kotake, T.Kuroda, K.Sakai, Y.Sakai,T.Sawada, T.Takiwaki, S.Tsuchida, T.Yokozawa
  • Organizer: Deciphering multi-Dimensional nature of core-collapse SuperNovae via Gravitational-Wave and neutrino signatures (SNeGWv2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Data Analysis of Gravitational Waves from Core Collapse Supernovae with Hilbert-Huang Transform (II) (2018)
  • Author(s): Yukinobu Watanabe, Y.Hiranuma, K.Oohara, H.Takahashi, K.Hayama, N.Kanda, K.Kotake, T.Kuroda, K.Sakai, Y.Sakai,T.Sawada, T.Takiwaki, S.Tsuchida, T.Yokozawa
  • Organizer: Deciphering multi-Dimensional nature of core-collapse SuperNovae via Gravitational-Wave and neutrino signatures (SNeGWv2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Data Analysis of Gravitational Waves from Core Collapse Supernovae with Hilbert-Huang Transform (I) (2018)
  • Author(s): Yuta Hiranuma, Yukinobu Watanabe, K.Oohara, H.Takahashi, K.Hayama, N.Kanda, K.Kotake, T.Kuroda, K.Sakai, Y.Sakai,T.Sawada, T.Takiwaki, S.Tsuchida, T.Yokozawa
  • Organizer: The 28th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG28)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Data Analysis of Gravitational Waves from Core Collapse Supernovae with Hilbert-Huang Transform (II) (2018)
  • Author(s): Yukinobu Watanabe, Y.Hiranuma, K.Oohara, H.Takahashi, K.Hayama, N.Kanda, K.Kotake, T.Kuroda, K.Sakai, Y.Sakai,T.Sawada, T.Takiwaki, S.Tsuchida, T.Yokozawa
  • Organizer: The 28th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan (JGRG28)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of Standing Accretion Shock Instability of Core Collapse Supernovae with Hilbert-Huang Transform (2018)
  • Author(s): Ken-ichi Oohara, Y.Watanabe, Y.Hiranuma, H.Takahashi, K.Hayama, N.Kanda, K.Kotake, T.Kuroda, K.Sakai, Y.Sakai,T.Sawada, T.Takiwaki, S.Tsuchida, T.Yokozawa
  • Organizer: JSI Workshop 2018: Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop (JSI-GWPAW 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Data Analysis of Gravitational Waves from Core Collapse Supernovae with Hilbert-Huang Transform (2018)
  • Author(s): H.Takahashi, Y.Hiranuma, Y.Watanabe, K.Oohara, K.Hayama, N.Kanda, K.Kotake, T.Kuroda, K.Sakai, Y.Sakai,T.Sawada, T.Takiwaki, S.Tsuchida, T.Yokozawa
  • Organizer: JSI Workshop 2018: Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop (JSI-GWPAW 2018)
• [Presentation] 重力崩壊型超新星爆発からの重力波信号に対するHilbert-Huang変換を用いたデータ解析 (2018)
  • Author(s): 平沼悠太, 渡邊幸伸, 大原謙一, 神田展行, 黒田仰生, 固武慶, 酒井一樹, 坂井佑輔, 澤田崇広, 高橋弘毅, 滝脇知也, 土田怜, 端山和大, 横澤孝章
  • Organizer: 第47回 日本物理学会 新潟支部例会
• [Presentation] Hilbert-Huang変換を用いた超新星爆発におけるStanding Accretion Shock Instability からの重力波解析 (2018)
  • Author(s): 渡邊幸伸, 平沼悠太, 大原謙一, 神田展行, 黒田仰生, 固武慶, 酒井一樹, 坂井佑輔, 澤田崇広, 高橋弘毅, 滝脇知也, 土田怜, 端山和大, 横澤孝章
  • Organizer: 第47回 日本物理学会 新潟支部例会