Inclusive study on gravitational-wave astrophysics

引力波天体物理学的包容性研究

基本信息

批准号：
20H05639
负责人：
横山順一
金额：
$ 129.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-08-31 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究計画は以下の三つの目的に関わる研究を遂行することにより、重力波宇宙物理学を包括的に推進することである。各目的ごとに本年度の研究実績を報告する。目的Ⅰ 独立成分解析によるＫＡＧＲＡデータ解析：KAGRAとGEO600検出器の共同観測O3GKのデータに基づき、独立成分解析による線形ノイズ除去と非線形ノイズ除去の双方を行い、この観測データが独立成分解析の活用に堪えることを示すとともに、ノイズの再度バンドの除去にも成功した。一般の非線形ノイズを環境信号を使って除去する方法論を開発した。また、KAGRAが第四期観測後半までに感度を向上させ、重力波初検出を果たせるよう、環境整備を調えた。目的Ⅱ 重力波によって発見されたブラックホールの起源の解明：パルサータイミングアレイが背景重力波かもしれない信号を検出したとの報告を受け、その宇宙論的意義を検討した。その結果、原始ブラックホール説の当否を重力波によって検証する上での問題点を明らかにし、研究方針を拡大するため、原始ブラックホールの起源を与えるインフレーション宇宙論の曲率ゆらぎ生成機構の高次効果を計算する手法を開発した。その初期成果として曲率ゆらぎの非ガウス性に従来知られていなかった強い制限が課されることを発見した。目的Ⅲ マルチメッセンジャー宇宙物理による連星中性子星合体の諸過程と重元素の起源の解明：昨年度の準備に引き続き、キロノバ星雲期のエジェクタの物理状況（温度、電離度）とネオジム元素からの放射スペクトルの計算を行い、原子データベースNISTからラインリストを作成し、中間赤外のキロノバ星雲期のスペクトルを計算し、GW170817のスピッツァー宇宙望遠鏡による観測結果と比較を行った。また、大質量星末期の質量放出現象のモデル化とその後の重力崩壊による爆発現象に与える影響を記述し、観測と比較できるモデルを構築した。

本研究计划旨在通过开展以下三个目标的相关研究，全面推进引力波天体物理学的发展。今年的研究结果将针对每个目的进行报告。目的一：采用独立成分分析的KAGRA数据分析：基于KAGRA和GEO600探测器联合观测的O3GK数据，利用独立成分分析进行线性和非线性噪声去除，该观测数据可用于独立成分分析。除了表明可以容忍之外，我们还成功地再次消除了噪声带。我们开发了一种使用环境信号消除一般非线性噪声的方法。此外，我们还准备了一个环境，以便KAGRA能够在第四个观测周期的后半段提高其灵敏度并首次探测到引力波。目标二：阐明引力波发现的黑洞的起源：我们收到一份报告，称脉冲星计时阵列检测到一个可能是背景引力波的信号，我们研究了它的宇宙学意义。因此，为了澄清利用引力波验证原初黑洞理论有效性的问题，拓展研究方向，我们将研究暴胀宇宙学曲率涨落产生机制的高阶效应，为我们提供了我们开发了一种计算方法。作为初步结果，我们发现以前未知的强约束对曲率涨落的非高斯性质施加了强约束。目标三：利用多信使天体物理学阐明双中子星并合过程和重元素起源：继续去年的准备工作，阐明千新星星云阶段喷射物的物理条件（温度、电离度）和发射光谱根据钕元素计算，从原子数据库 NIST 创建谱线列表，并计算中红外的千新星。计算了该星云周期的光谱，并与GW170817上斯皮策太空望远镜观测到的结果进行了比较。我们还对大质量恒星末端的质量抛射现象进行了建模，描述了其对随后由于引力塌缩而爆炸的影响，并构建了一个可以与观测结果进行比较的模型。

项目成果

期刊论文数量（46）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Nebular Emission from Lanthanide-rich Ejecta of Neutron Star Merger

中子星合并中富含镧系元素的喷射物的星云发射

DOI：
10.1093/mnras/stab1975
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
4.8
作者：
Hotokezaka Kenta;Tanaka Masaomi;Kato Daiji;Gaigalas Gediminas
通讯作者：
Gaigalas Gediminas

大質量星の大規模質量放出現象の輻射流体シミュレーション:親星外層へのエネルキー注入の依存性

大质量恒星大规模质量抛射现象的辐射流体模拟：母星外层能量注入的依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
黄天鋭; 津名大地; 武井勇樹; 茂山俊和
通讯作者：
茂山俊和

Gravitational waves as a new probe of the universe

引力波作为宇宙的新探测器

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
J. Yokoyama
通讯作者：
J. Yokoyama

Electromagnetic counterparts of neutron star mergers”

中子星并合的电磁单元”

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kenta Hotokezaka
通讯作者：
Kenta Hotokezaka

All-sky search for short gravitational-wave bursts in the third Advanced LIGO and Advanced Virgo run

第三次 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 运行中全天搜索短引力波爆发

DOI：
10.1103/physrevd.104.122004
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
5
作者：
R. Abbott et al. (The LIGO Scientific Collaboration; the Virgo Collaboration;the KAGRA Collaboration)
通讯作者：
the KAGRA Collaboration)