Exploring non-tensor gravitational waves in anisotropic stochastic gravitational wave background from compact binary coalescence

从致密双星聚并探索各向异性随机引力波背景中的非张量引力波

基本信息

批准号：
21J12046
负责人：
筒井拓也
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12046/
关键词：
重力波アクシオン修正重力理論非テンソルモード

项目摘要

昨年度は、背景重力波のモードごとの探査を無駄なく行うために、拡張重力理論の一つとしてアクシオン由来の重力波を考え、観測された短時間重力波データを用いてそれらを探査した。この探査では、アクシオン雲に増幅・遅延された特殊な単色重力波に最適化した新手法を開発することにより、アクシオンと重力の結合定数（素粒子論において基本的なパラメーター）に対して、先行研究より最大で約10倍程度強い制限を課すことに成功した。一方で、探査を簡単化するために、「天の川銀河周辺の暗黒密度分布・典型的な速さが一様」という非物理的な仮定をしていた。現実的には、質量を持つ物質同士は重力で引き合うため、暗黒物質の存在領域（ハロー）の中心ほどその密度は高くなっているべきである。そこで今年度は、「core NFW profile」と呼ばれる現実的な暗黒物質分布を考慮し、探査・制限を精密化することに成功した。これにより、重力波が暗黒物質の密度が高いところを通過してくるか否かにより、アクシオン由来重力波の性質が大きく異なることが評価できた。例えば、アクシオン由来重力波の振幅は、その飛来方向によって9倍程度異なる。しかし昨年度の解析に用いた重力波は、たまたまその性質が暗黒物質分布の影響を受けにくい方向から飛来していたため、昨年度得た制限が堅牢なものであることが、今回の精密化で明らかにされた。またこの精密化により、アクシオン由来重力波の振幅がその飛来方向に依存するため、背景重力波の振幅にこれまで考えられてこなかった非等方性が現れることを見出した。つまり、本申請研究である非等方背景重力波探査を行う、非常に強い動機づけを、さらに加えたことになる。現在は、この非等方性まで考慮した背景重力波のスペクトルの理論的計算を行っている。

去年，为了对每种背景引力波进行浪费的搜索，我们认为源自轴突的重力波是扩展重力理论的一种，并使用了观察到的短期引力波数据来调查它们。在此探索中，通过开发一种针对特殊的单色引力波进行优化的新方法，通过轴云扩增和延迟，我们成功地施加了比以前关于轴突和重力耦合常数（基本粒子理论中的基本参数）的限制强约10倍。另一方面，为了简化探索，我们做出了一个非物理假设，即“银河系围绕银河系的暗密度分布和典型的速度是均匀的”。实际上，大规模的物质通过重力相互吸引，因此在暗物质区域（Halo）的中心，密度应更高。因此，今年，我们成功地研究了称为“核心NFW概况”的暗物质的现实分布的探索和局限性。已经评估了这一点，轴突衍生的引力波的性质大不相同，具体取决于引力波是否穿过具有高密度的暗物质的位置。例如，取决于它们到达的方向，轴心衍生的引力波的幅度大约有9倍。但是，目前的改进表明，去年分析中使用的引力波恰好来自一个方向，该方向不太可能受到暗物质的分布影响，而去年获得的局限性则是强大的。此外，这种改进已经发现，由于轴突衍生的引力波的幅度取决于其飞行方向，因此在背景引力波的幅度中出现了以前未考虑的各向异性。换句话说，这项研究为进行各向异性背景引力波探索增加了非常强烈的动力。目前，我们正在对这种各向异性的背景重力波的光谱进行理论计算。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

コアNFW分布を持つ天の川銀河ハローを伝播してくる重力波によるアクシオン暗黒物質への観測的制限

核心 NFW 分布的银河系晕中传播的引力波对轴子暗物质的观测限制

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
高橋俊;福井太一郎;田之村亮汰;田口富隆;小関泰之;中野義昭;種村拓夫;筒井拓也
通讯作者：
筒井拓也

Observational constraint to axion dark matter with gravitational waves

引力波对轴子暗物质的观测约束

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuya Tsutsui
通讯作者：
Takuya Tsutsui

Observational Constriant to Axion Dark Matters with Propagating Gravitational Waves

轴子暗物质与传播引力波的观测一致性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
内山慶祐;玉川徹;三原建弘;榎戸輝揚;沼澤正樹;周圓輝;江副祐一郎;伊師大貴;福島碧都;内野友樹;作田紗恵;石川久美;森下弘海;関口るな;辻雪音;村川貴俊;稲垣綾太;上田陽功;坂本貴紀;Takuya Tsutsui
通讯作者：
Takuya Tsutsui

Searching for axion dark matter halo with gravitational-wave observations

通过引力波观测寻找轴子暗物质晕