| 研究課題/領域番号 |
21K03548
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
成川 達也 東京大学, 宇宙線研究所, 特任助教 (70848598)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | ポスト・ニュートニアン近似 / 連星中性子星合体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的である(A): 重力波波形モデルの開発と実イベント解析への応用を行った.
ポスト・ニュートニアン (PN) 近似は理論的に堅くかつコンパクト連星合体のインスパイラル期を正確に記述するため, 重力波データ解析に使われている. Henry, et al. (2020) によって, PN近似による重力波波形の断熱的潮汐効果パートがアップデートされた. 我々は以前, この波形を解析に便利なように潮汐変形率パラメータの関数として書き直した.
書き直した波形を連星中性子星合体の解析に適用した. GW170817とGW190425の再解析を行い, アップデート前と後の波形による潮汐変形率の推定の差異は非常に小さいことを確認した. 潮汐効果項の各PN次数項の効果を調べ, 潮汐変形率の推定に関して位相進化と無矛盾な結果を得た. つまり, 半整数次項は負符号の潮汐変形効果を与えるため, 推定される潮汐変形率の中央値は整数次項の推定に比べて大きな値となる. また, 数値相対論較正モデルと比較し, 潮汐変形率は少し小さく見積もられるが, 有意性は主張できないことをベイズ因子を用いて示した. そして, 中性子星の状態方程式モデルの制限としてコンパクトネスが大きいモデルが選択されることを示した. 点粒子モデルの比較を行い, 潮汐変形率の推定に差異は無く, モデルの有意性も主張できないことを示した. これらの結果を科学論文としてまとめ, 提出, 受理, 出版された.
また, この波形モデルをLIGO-Virgo-KAGRA Collaborationの共通解析パイプラインであるLALSuiteの波形部分であるLALSimulationに実装し, レヴューされ, 一般に公開される版として組み込まれた.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
現在までに, 重力波波形モデルの開発と実イベント解析への応用に関して, ポスト・ニュートニアン近似のモデルのアップデートを実装し, 実際にGW170817とGW190425の解析に応用することができた. 連星中性子星合体から放出される重力波から潮汐変形率を推定し, 中性子星の状態方程式の理論予言と比較することで, 理論モデルの制限を行うことに成功している. この成果を国際会議や日本物理学会で発表し, また, 学術論文として提出し, 受理され, 出版されることができた. さらにこの波形モデルをLALSuiteライブラリに実装した.
また, これまで, 質量四重極モーメントだけを扱ってきたが, これにカレント四重極モーメントと質量八重極モーメントを加え, モデルをさらにアップデートした. これらは非支配的な効果だが, その影響をデモンストレーションした. 数値相対論較正モデルと波形の内積を計算することで比較した. この結果は学術論文として準備中である.
以上のように本研究課題の進捗状況について, おおむね順調に進展していると判断できる.
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題の今後の推進方策は, 以下のように計画している.
これまで, 質量四重極モーメントだけを扱ってきたが, これにカレント四重極モーメントと質量八重極モーメントを加えたPN波形モデルを構築した. この波形を用いた連星中性子星合体重力波イベントGW170817とGW190425の解析結果を学術論文としてまとめる.
階層ベイズ推定を応用して, 複数の連星中性子星合体重力波イベントの情報を組み合わせて, 状態方程式モデルの制限を行う.
理論モデル側からもアプローチし,クォーク・ハドロン・クロスオーバーモデルでは, 中性子星の振動モード周波数がどのように特徴づけられるのかを調べる.
これまで構築してきた断熱的な潮汐効果波形に動的な潮汐効果を加えた波形モデルを構築し, 潮汐効果と中性子星の振動モード周波数の推定を同時に行い, 状態方程式の制限を行う.
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は, 新型コロナウイルス (COVID-19) 禍のため, 海外および国内出張を控えたためである.
本年度, 研究計画達成のために, 以下の使用計画を立てている.
2023年5月24日開始予定のLVKによる観測運転 O4で検出される重力波イベントの解析結果の保存用SSD (10万円)が必要である. 重力波データ解析関連書籍(10万円)が必要である. 国内共同研究者との打ち合わせのため, 京都大学や名古屋大学などに出張し, 議論するための旅費(15万円), 国内学会および研究会旅費(15万円), 国際研究会旅費(40万円), PTEPへの論文掲載料として10万円が必要である.
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