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非ガウスノイズを取り入れた重力波データ解析方法の研究

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 25103504
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
研究機関東京大学

研究代表者

横山 順一  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50212303)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード重力波 / データ解析 / 非ガウス分布 / ノイズ / 非ガウス性 / 尤度解析 / マッチトフィルター / 独立成分解析 / エッジワース展開
研究実績の概要

2015年度の前半は、それに先立つ3月に発表されたBICEP2による原始重力波の発見報告に翻弄され、その対応に追われたため、本研究計画のような長期的な視野に立った基礎研究はなかなか進めることができなかった。しかしながら、この結果はダストによる混淆が主因であることが判明した後は、落ち着きを取り戻し、本来の研究に取り組み、成果を挙げることができた。
まずは前年度から取り組んできた非ガウスノイズの存在下での尤度関数の定式化を進め、重力波信号の弱い、現実的な場合について局所的最善統計量(locally optimal statistic)をさまざまな非ガウスノイズの場合について定式化した。具体的には、非ガウス性が弱い場合にはガウス分布の周りのEdgeworth展開、強い場合には新しく開発したGaussian Mapping法によって局所的最善統計量を与えた。その結果をStudentのt-分布に適用したところ、非ガウス性が弱い場合は双方とも、強い場合は後者のみが真の分布とよく一致することを見いだした。この結果は日本学術会議の英文誌に招待論文として掲載された。
さらに、非ガウス性を活用してノイズと信号を分離する方法となり得る独立成分分析の研究を進め、異なるノイズの非線型相関によってノイズの周波数変調が起こる場合の定式化まで成功した。独立成分分析はこれまで線型変換の場合に限って定式化されていたので、これは現実的応用への重要な一歩となった。
以上の結果を現実的なデータ解析に応用することが、次の課題であったが、LIGOの公開データからはノイズの環境信号が得られなかったため、本学のTOBA実験のデータを用いるべく、80TBのストレージを導入した。しかし、実験の進捗が遅れたため、データが得られたのが3月にずれ込んだ。現在鋭意解析を開始しているところである。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Prospects of determination of reheating temperature after inflation by DECIGO2015

    • 著者名/発表者名
      Kuroyanagi Sachiko, Nakayama Kazunori and Yokoyama Jun'ichi
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 2015 号: 1 ページ: 13E02-0

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu176

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves as a probe of dark matter minispikes2015

    • 著者名/発表者名
      K.Eda, Y.Itoh, S.Kuroyanagi, and J.Silk
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 91 号: 4 ページ: 044045-044045

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.044045

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Toward the detection of gravitational waves under non-Gaussian noises I. Locally optimal statistic2014

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Jun'ichi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy. Ser. B: Physical and Biological Sciences

      巻: 90 号: 10 ページ: 422-432

    • DOI

      10.2183/pjab.90.422

    • NAID

      130004704860

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improving parameter estimation accuracy with torsion-bar antennas2014

    • 著者名/発表者名
      K. Eda, A. Shoda, Y. Itoh, M. Ando
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 号: 6 ページ: 064039-064039

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.064039

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] New Probe of Dark-Matter Properties: Gravitational Waves from an Intermediate-Mass Black Hole Embedded in a Dark-Matter Minispike2013

    • 著者名/発表者名
      K. Eda, Y. Itoh, S. Kuroyanagi and J. Silk
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 110 号: 22 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.221101

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Gravitational Waves: Near Future, Far Future2014

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Jun'ichi
    • 学会等名
      CosPA2014
    • 発表場所
      オークランド大学
    • 年月日
      2014-12-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Independent Component Analysis of Gravitational Waves2014

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Jun'ichi
    • 学会等名
      CosPA2014
    • 発表場所
      オークランド大学
    • 年月日
      2014-12-09 – 2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 初期宇宙と重力波2014

    • 著者名/発表者名
      横山順一
    • 学会等名
      DECIGO検討会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-10-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 原始重力波直接検出への期待2014

    • 著者名/発表者名
      横山順一
    • 学会等名
      日本物理学会シンポジウム
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Toward GW detection under non-Gaussian noises

    • 著者名/発表者名
      横山順一
    • 学会等名
      重力波データ解析ブートキャンプ
    • 発表場所
      大阪府 大阪市立大学 梅田サテライト
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Confronting non-Gaussian statistics in gravitational wave data analysis

    • 著者名/発表者名
      横山順一
    • 学会等名
      新学術領域重力波天体シンポジウム
    • 発表場所
      東京都 東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 横山順一教授が井上学術賞を受賞

    • URL

      http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/info/3726/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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