A New Gravitational Wave Telescope Calibration Method Using Thermal Oscillation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22353
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0203:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: Chen Dan 国立天文台, 重力波プロジェクト, 特任研究員 (20888086)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 重力波 / 重力波望遠鏡 / 較正 / 熱雑音

Outline of Final Research Achievements

In this study, I pioneered a new calibration method for laser interferometric gravitational wave telescopes based on thermal noise (Tcal). First, the accuracy of the existing Photon calibration method (Pcal) was verified, and then the time variability of the Pcal and Tcal signals were compared using KAGRA's O3GK data. The results showed that there is a strong correlation between the two signals, indicating the possibility that Tcal can also be used to perform time-varying calibration of interferometers. Furthermore, as a stepping stone to show the possibility of not only relative time-varying calibration but also absolute interferometer calibration, temperature-dependent thermal noise calculations were made possible.

Free Research Field

重力波望遠鏡の開発

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

レーザー干渉計型重力波望遠鏡の較正手法としては、主レーザーの波長や周波数を利用する手法や、補助レーザーの輻射圧を利用する手法が一般に知られているが、本研究では全く新しい熱雑音を利用した較正手法の開拓を行い、その利用可能性を示した。重力波望遠鏡を含む観測装置の較正において、独立した新たな手法が得られることは、観測データの較正精度の向上や信頼性を高める重要なことである。本手法をさらに発展、確立していくことで世界の重力波望遠鏡の観測精度を高めることに繋がり、重力波天文学へ大きな貢献が可能となる。