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重力波データ解析における相関ノイズのインパクトとその低減方法

公募研究

研究領域重力波物理学・天文学:創世記
研究課題/領域番号 18H04591
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
研究機関日本大学

研究代表者

姫本 宣朗  日本大学, 生産工学部, 准教授 (40552352)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード重力波 / データ解析 / 大域磁場 / 重力波検出 / 背景重力波 / シューマン共鳴
研究実績の概要

現在、米国の重力波検出器LIGOをはじめ、イタリアのVirgo、さらには今秋完成した日本のKAGRAによる合同観測が予定されており、今後より精度の高い重力波観測が行われることが期待されている。しかしながら、これら複数台の重力波検出器から得られる観測データの相関解析を行う際に、検出感度に上限を与えてしまう可能性がある重力波以外の信号、すなわち相関ノイズの影響が無視できない可能性があることが報告されている。本研究の目的は、この相関ノイズについて物理的かつ統計的に理解を深め、その知見に基づいて相関ノイズの影響を有意に低減することのできるデータ処理を開発していくことである。
2019年度は、相関ノイズの影響について、解析的に評価できるより洗練した数理モデルを構築してきた。そこで相関ノイズの原因となる地球規模で存在する大域磁場に対する重力波検出器の応答特性に対して線形カップリングを仮定し、さらには年間の世界の雷発生分布に基づいた非等方性大域磁場のモデル化したものを導入することで、これまでの先行研究の測定結果をほぼ再現することのできる解析モデルを導くことに成功した。この研究によって、相関ノイズの強さが、2台の検出器間の地理的関係だけでなく、各検出器の応答ベクトルの相対的関係によって相関ノイズが大幅に低減する可能性があることが明らかになった。この研究成果は2019年度内に論文として仕上げることができた。
また、昨年の秋に日本の重力波検出器KAGRAの完成したことから、現在世界に存在する4台の重力波検出器を用いて、上述した検出器の応答特性を特徴づけるパラメータを、統計処理の観点から推定していくことについて連携研究者とともに議論を行ってきた。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Correlated magnetic noise from anisotropic lightning sources and the detection of stochastic gravitational waves2019

    • 著者名/発表者名
      Himemoto Yoshiaki、Taruya Atsushi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.082001

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Correlated magnetic noise from anisotropic lightning sources and the detection of stochastic gravitational waves2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Himemoto
    • 学会等名
      The third annualsymposium of the innovative area
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地球規模の雷活動を起源とする大域磁場が背景重力波検出に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      姫本 宣朗
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Impact of correlated magnetic noise on the detection of stochastic gravitational waves2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Himemoto
    • 学会等名
      The Second annual symposium of the innovative area "Gravitational Wave Physics and Astronomy: Genesis"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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