重力波検出器ＫＡＧＲＡを用いた超新星爆発メカニズム解明に向けた研究

• Project/Area Number: 15J12135
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo (2017); Osaka City University (2015-2016)
• Principal Investigator: 横澤 孝章 東京大学, 宇宙線研究所, 研究員
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 重力波 / 超新星爆発 / キャリブレーション / KAGRA / 超新星爆発メカニズム / iKAGRA観測 / 親星コアの回転 / 重力波検出シミュレーション / ニュートリノ検出シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

申請者は今年度、「超新星爆発の新たな先駆的特徴信号摘出手法の開発」と「KAGRA検出器における重力波信号較正」を中心に研究を行った。
超新星爆発から生じる重力波のようなモデル化が困難で短時間に観測されるバースト性重力波に対する解析として、Hilbert-Huang変換という時間・周波数分解能の不確定性原理のない新たな解析手法を用いて、新たな特徴信号摘出手法の研究を行った。その結果、即時対流から生じる400Hz程度の信号や、SASI活動から生じる、時間と共に周波数が増加しているg-mode oscillationからの信号、50-100Hzの判定上的な信号の特徴づけ手法を確立することができた。今後は、検出器ノイズを加えた解析を行い、定量的評価を行うことを計画している。
アメリカの重力波検出器LIGOやイタリアの重力波検出器Virgoによる重力波の直接観測の成功により、重力波天文学が幕開けとなり、重力波ネットワークによる精度の良いデータを解析することが必要となった。そのために重要となるのが、得られた電圧信号を重力波信号への較正を精度よく行うことである。その上で系統誤差を定量的に求め、得られた物理パラメータの妥当性を評価する必要がある。申請書は、特に任意な波形で鏡を揺らすことにより擬似的に重力波を注入するハードウェアインジェエクションと呼ばれる検出器性能試験を統括と、信号取得や検出器観測状態を維持するために導入されている各種アナログ回路の伝達測定とその特徴づけを行った。また、2018年度に導入を計画している輻射圧キャリブレータのインストールと性能評価・輻射圧キャリブレータ運用に必要な望遠鏡カメラシステムのインストール・メンテナンス・データ解析を中心に行った。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mirror actuation design for the interferometer control of the KAGRA gravitational wave telescope (2017)
  • Author(s): Michimura Yuta , Shimoda Tomofumi , Miyamoto Takahiro , Shoda Ayaka , Okutomi Koki , Fujii Yoshinori , Tanaka Hiroki , Barton Mark A , Takahashi Ryutaro , Aso Yoichi , et al.
  • Journal Title: Classical and Quantum Gravity Volume: 34 Issue: 22 Pages: 225001-225001
  • DOI: 10.1088/1361-6382/aa90e3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Real-time supernova neutrino burst monitor at Super-Kamiokande (2016)
  • Author(s): K. Abe et al (計169名, 24番目)
  • Journal Title: Astroparticle Physics Volume: 81 Pages: 39-48
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2016.04.003
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Solar Neutrino Measurements in Super-Kamiokande-IV (2016)
  • Author(s): K. Abe et al (計127名, 21番目)
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 94 Issue: 5 Pages: 052010-052010
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.052010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Probing the rotation of core-collapse supernova with a concurrent analysis of gravitational waves and neutrinos (2015)
  • Author(s): T.Yokozawa, M.Asano, T.Kayano, Y.Suwa, N.Kanda, Y.Koshio, M.Vagins
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 811 Issue: 2 Pages: 86-86
  • DOI: 10.1088/0004-637x/811/2/86
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 重力波検出器KAGRAにおける重力波信号較正と波形注入試験 (2017)
  • Author(s): 横澤孝章
  • Organizer: 日本物理学会2017秋季大会
• [Presentation] Toward the bKAGRA Hardware Injection (2017)
  • Author(s): Takaaki Yokozawa
  • Organizer: KAGRA 3rd International Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of Hilbert-Huang transform using iKAGRA injection data (2017)
  • Author(s): Takaaki Yokozawa
  • Organizer: Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hilbert-Huang変換を用いたiKAGRA波形注入試験の検証 (2017)
  • Author(s): 横澤孝章, KAGRA collaboration
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス, 大阪府豊中市
• [Presentation] A new method probing characteristics of gravitational waves and neutrinos from supernovae (2016)
  • Author(s): Takaaki Yokozawa, 4 people
  • Organizer: RESCEU Workshop
  • Place of Presentation: Koshiba Hall University of Tokyo, 東京都文京区
  • Year and Date: 2016-12-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 重力波、ニュートリノの同時観測による超新星爆発からの特徴的信号摘出に向けた研究 (2016)
  • Author(s): 横澤孝章, 諏訪雄大, 小汐由介, 神田展行
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学(宮城県・仙台市)
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] iKAGRAにおける制御系への重力波注入試験 (2016)
  • Author(s): 横澤孝章, KAGRA collaboration
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学木花キャンパス, 宮崎県宮崎市
• [Presentation] A new method probing characteristics of gravitational waves and neutrinos from supernovae (2016)
  • Author(s): Takaaki Yokozawa, 4 people
  • Organizer: The 26th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
  • Place of Presentation: Osaka City University, Osaka, Osaka
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超新星爆発からの重力波とメカニズム解明に向けた研究 (2016)
  • Author(s): 横澤孝章
  • Organizer: 第一回宇宙素粒子若手の会秋の研究会
  • Place of Presentation: 東京大学柏キャンパス, 千葉県柏市
• [Presentation] Study of characteristic signals extraction method from supernovae GW and neutrino signals (2016)
  • Author(s): Takaaki Yokozawa, 4 people
  • Organizer: The 2016 Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop
  • Place of Presentation: Hyannis, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Status of iKAGRA hardware injection (2016)
  • Author(s): Takaaki Yokozawa, KAGRA collaboration
  • Organizer: KAGR 1st international workshop
  • Place of Presentation: KISTI Daejon, Korea
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neutrino and GW in Supernovae (2015)
  • Author(s): Takaaki Yokozawa
  • Organizer: A03 bi-monthly workshop
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山県・岡山市)
  • Year and Date: 2015-12-17
• [Presentation] 重力波、ニュートリノの同時観測による超新星爆発衝撃波復活メカニズム解明に向けた研究 (2015)
  • Author(s): 横澤孝章, 諏訪雄大, 小汐由介, 神田展行
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学(大阪府・大阪市)
  • Year and Date: 2015-09-27
• [Presentation] Probing Explosion Mechanism of Supernova Using Both Gravitational Waves and Neutrinos with Realistic Detector Response (2015)
  • Author(s): T.Yokozawa, M.Asano, T.Kayano, Y.Suwa, N.Kanda, Y.Koshio, M.Vagins
  • Organizer: MG14
  • Place of Presentation: University of Rome(Rome・Italy)
  • Year and Date: 2015-07-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Probing explosion mechanism of supernova using both gravitational waves and neutrinos with realistic detector response (2015)
  • Author(s): T.Yokozawa, M.Asano, T.Kayano, Y.Suwa, N.Kanda, Y.Koshio, M.Vagins
  • Organizer: GWPAW2015
  • Place of Presentation: INTEX大阪(大阪府・大阪市)
  • Year and Date: 2015-06-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超新星爆発におけるニュートリノ信号と重力波信号の相関 (2015)
  • Author(s): 横澤孝章
  • Organizer: ハイパーカミオカンデにおける宇宙ニュートリノ観測
  • Place of Presentation: 神戸大学(兵庫県・神戸市)
  • Year and Date: 2015-05-19