2015 Fiscal Year Research-status Report
先進的重力波検出器によるコンパクト連星合体重力波のデータ解析
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15K05081
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
田越 秀行 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30311765)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 重力波 / ブラックホール / 中性子星 / コンパクト連星合体 / レーザー干渉計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピンがある場合の効率的な連星合体重力波探査のため，スピン歳差運動がある場合の重力波波形計算について，Kleinらが提唱した新しい方法によって近似波形を生成するための定式化の基礎的な研究を行った．
修正重力理論によるコンパクト連星合体重力波波形の，一般相対論からのずれを簡単な関数形を仮定して表す，Parametrized Post-Einsteinian(PPE)波形を用いて，LIGO, Virgo, KAGRAといったレーザー干渉計重力波検出器によって修正重力理論による，重力波波形の変形を検出する可能性について議論した．その結果，現在の連星パルサーの観測から制限されていないパラメータ領域について，１つの重力波イベントでも変形が検出出来る領域があることが分かった．論文はPTEPへ投稿中である(arXiv:1601.07691)．
連星中性子星の合体後には，１つの重い中性子星が少なくとも短時間の間形成されることが，数値相対論シミュレーションの結果として言われている．その中性子星は高速回転しており，2から3kHzの重力波を放出する．その重力波の振動数の時間進化を，Hilbert-Huang変換(HHT)という時間周波数解析の手法を用いて解析を行った．HHTはフーリエ変換を用いない比較的新しい時間周波数解析の手法である．その結果，イベントが10Mpcで起こった場合は，振動数の時間進化を５％の精度で決定出来ることが分かった．この精度は1.8倍の太陽質量の中性子星の半径を1kmの精度で決定出来ることに対応している．論文はPhysical Review Dへ投稿中である．
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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
本年度は，スピンがある場合の効率的な連星合体重力波波形生成コード開発を最初に行う予定であったが，それについてはまだ出来ていない．それは，研究の順番を若干変更し，同じ連星合体重力波波形の関連ではあるが，修正重力理論の制限と，HHTによる中性子星連星合体シミュレーション波形の解析が出来ることが分かり，大きな進展があったため，その２つを先行して行ったことが原因である．しかしながら，レーザー干渉計重力波検出器によって修正重力理論による，重力波波形の変形を検出する可能性についてと，HHTによる中性子星連星合体シミュレーション波形の解析と，中性子星の半径の制限可能性についての結果を得ることができており，着実に成果は上がっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
アメリカのLIGO検出器が，連星ブラックホールからの重力波を検出したことを，平成２８年２月１２日に発表した．この重力波イベントはGW150914と名付けられた．これは世界初の重力波の検出であり，物理学的天文学的に極めて重大な出来事である．これまでは重力波の初検出が重力波分野の最大の課題であったが，今後は重力波を用いた物理学と天体物理学の研究が需要になることは明らかである．本研究課題においても，このような世界的にな情勢に乗り遅れないようにする．
具体的には平成27年度に引き続き，スピン歳差運動がある場合の重力波波形計算の効率化を調べ，波形コード開発を行う．その手法は，一般相対論波形とともに，PPE波形にも適用する．その波形コードをもとに，スピンがある場合の連星合体探査コードを開発する．探査方法は標準的なマッチドフィルター法を用いる．
平成28年３月から４月に取得されるKAGRA検出器の初期データと，公開されているGW150914イベントを含むLIGOデータに適用しパフォーマンス試験などを行う．そして，LIGOの次のイベント検出でデータが公開された際にすぐに適用出来るように準備を行う．
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| Causes of Carryover |
本研究計画全体の予算配分額は，新規申請した金額より少なかった．従って予定していたワークステーションが初年度の予算では購入出来なかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2015年度の残りの予算と2016年度分の予算を合わせて，データ解析計算用のワークステーションを2016年度に購入する．本格的なデータ解析計算は2016年度から行うため，これでも問題なく研究は遂行できる．
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