Inclusive study on gravitational-wave astrophysics

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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。