Development of data analysis toward the search for cosmological stochastic background of gravitational waves

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現在稼働中のLIGO・Virgo・KAGRAや建造予定のEinstein Telescopeに代表される第3世代の重力波検出器の完成によって、多数のコンパクト連星合体からの重力波による天体起源的背景重力波や、初期宇宙に起源を持つ宇宙論的背景重力波の検出が、現実味を帯びてきている。このような背景重力波の検出には、複数台の検出器から得られるデータ間で相関を取る相関解析が本質的である。なぜなら、ランダムな位相と非常に小さな振幅をもった重力波が重ね合わさった結果として存在している背景重力波は、特徴的な波形をもたないため、一台の検出器では雑音との区別が原理的に不可能だからである。しかしながら、地球規模で存在する擾乱が重力波検出器に影響を与える場合、十分離れた2台の検出器でも、重力波以外の相関が現れ、相関雑音による重力波誤検出を誘発する恐れがある。このような相関雑音の主要な原因の一つが、シューマン共鳴磁場と呼ばれる大域磁場であり、事実、深刻な影響を及ぼす可能性があることがこれまでに報告されている。本年度では、シューマン共鳴磁場による相関雑音が背景重力波の検出に与える影響について、フィッシャー解析に基づいて定量的に明らかにした。具体的には、パラメトライズされた相関雑音のもとで、背景重力波のパラメーターを相関雑音のモデルパラメーターと同時に推定しても、パラメーター間の強い縮退は起こらず、従来通りに、背景重力波の振幅・ベキ指数を制限・推定できること、またその一方で、相関雑音を無視して背景重力波だけでパラメーター推定を行った場合には、背景重力波の振幅やベキ指数のベストフィット値がバイアスされることなどについて明らかにした。この成果は論文として， Physical Review Dに掲載採択された。