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重力波データ解析における統計的方法論の整備

公募研究

研究領域重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開
研究課題/領域番号 15H00787
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関統計数理研究所

研究代表者

間野 修平  統計数理研究所, 数理・推論研究系, 准教授 (20372948)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード宇宙物理 / 情報基礎 / 統計科学
研究実績の概要

本研究は,重力波データ解析における統計的方法論の整備を目的としました.典型的な困難に,定常雑音の非ガウス性,非定常雑音があります.ここで,重力波を時空の歪みによる光路差を干渉縞の動きとして検出しますが,他の要因による動きは雑音と呼びます.本研究では,特に,定常雑音の定量,環境センサーを用いた非独立性に基づく雑音源の特定,非定常雑音の特徴づけ,ノンパラメトリックな信号の検出,といった重力波データ解析における重要な課題について,正当性のある一貫した方法を開発することを目指しました.重力波望遠鏡KAGRAの試運転が2015年3月から4月にかけて実施され,そのデータ解析も行いました.ここでは,非定常雑音の特徴づけとノンパラメトリックな信号の検出について説明します.非定常雑音は,波形データの分類という意味でクラスタリングとみなせます.そこで,Dirichlet過程を事前過程とする函数データのクラスタリングを適用しました.以前に稼働した重力波望遠鏡TAMAとKAGRAの試運転のデータに適用したところ,明確にクラスタリングができることが明らかになり,重力波望遠鏡の診断に利用可能なことが分かりました.信号の検出については,2015年9月に米国の重力波望遠鏡LIGOで検出されたようなコンパクト連星やブラックホールの合体であれば,波形の理論値を計算できるので典型的な手法で十分ですが,例えば超新星爆発に伴う重力波では,波形の理論値を計算できないという困難があります.この問題は時系列からの信号の抽出ですが,ノンパラメトリックな手法,ベイズ的な手法を適用することを検討しました.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Unveiling linearly and nonlinearly correlated signals between gravitational wave detectors and environmental monitors2016

    • 著者名/発表者名
      Yuzurihara H, Hayama K, Mano S, Verkindt D, Kanda N
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 94 号: 4 ページ: 042004-042004

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.042004

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterization of non-Gaussianity in gravitational wave detector noise2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamamoto, Kazuhiro Hayama, Shuhei Mano, Yousuke Itoh, Nobuyuki Kanda
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 号: 8 ページ: 082005-082005

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.082005

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Status of KAGRA detector characterization2017

    • 著者名/発表者名
      間野修平,KAGRA collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Diagnosis of gravitational wave interferometer by iKAGRA glitch data with Dirichlet process mixture model2016

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Mano
    • 学会等名
      The 5th annual symposium of the innovative area “New development in astrophysics through multi-messenger observations of gravitational wave sources”
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2016-12-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Contributions to statistical methodologies in gravitational wave data analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Mano
    • 学会等名
      4th annual symposium of the innovative area on multi-messenger study of gravitational wave sources
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2016-02-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revealing of non-Gaussianity of gravitational wave detector noises2015

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto K, Hayama K, Mano S, Nishizawa A, Yokoyama J, Itoh Y, Miyakawa O, Kanda N
    • 学会等名
      Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop 2015
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-06-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-12-27  

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