2018 Fiscal Year Annual Research Report
多様な天体の相関統計解析で迫るブラックホール連星の起源
Publicly Offered Research
| Project Area | Gravitational wave physics and astronomy: Genesis |
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| Project/Area Number |
18H04581
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
西澤 篤志 名古屋大学, 基礎理論研究センター, 特任助教 (90569378)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 重力波 / ブラックホール連星 / 形成起源 / 相関統計解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
恒星質量ブラックホール連星からの重力波は既に10個以上検出されているが、その形成起源は未解明である。本研究では重力波で観測されたブラックホール連星合体とその母銀河との関連を調べるために、初年度は母銀河の色と銀河質量に着目した。現在重力波で観測されているブラックホール連星合体の数は10個程度であるため、重力波源カタログは擬似的に生成して解析を行うことにした。擬似観測データには実際の重力波観測の詳細 (検出器の位置や向き、雑音曲線など) を考慮し、角度分解能や距離決定精度などの観測誤差を付与した。一方、銀河テカタログは SDSS 銀河サーベイの実データを銀河の色 (青色、または、赤色) でクラス分けし、さらに銀河質量に比例して、重力波源を割り当てた。そして、このようにして作成した、重力波と銀河の擬似観測データを用いて、空間分布の相関統計解析 (二点相関関数の計算) を行った。この計算結果を元に、ベイズモデル選択の手法を用い、重力波観測からどの程度母銀河の性質を見分けられるかを調べた。その結果、(1) 青色銀河より赤色銀河の方が空間的相関が強いこと、(2) 赤色銀河が母銀河である場合には 200-300個のブラックホール連星、青色銀河の場合には 1000個で母銀河の性質を見分けられること、が分かった。つまり、重力波の将来観測によりブラックホール連星合体の母銀河の色を区別できるという結論を得た。我々は現在、母銀河についてより多くの情報を得るために、星形成率や金属量も取り入れた、より高度な相関統計解析を進めているところである。
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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
交付申請書に記入した研究計画のほぼ計画通りに研究を進めることができ、初年度の目標であった結果を得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、母銀河の性質に関してより多くの情報を含め、昨年度の解析を拡張する予定である。そうすることで、多次元パラメータ空間で相関統計解析を行うことになり、より多くの母銀河の情報から実際の観測で母銀河を選び出しやすくなる。一方で、重力波源と他の電磁波天体 (超新星爆発およびガンマ線バースト) の直接的な空間相関、および、その母銀河を通した空間相関を調べる。そして、ブラックホール連星の形成過程との関係を空間的・時間的に調べる。これらは銀河進化モデルや連星進化モデルの物理素過程と密接に結びついているため、ブラックホール連星形成の物理的素過程に関する数値シミュレーションからのインプットも必要となる。この点に関しては、当該領域の A03 グループのメンバーと協力し、シミュレーション結果を考慮しつつ、研究を遂行する予定である。
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