レーザー干渉計型重力波検出器を用いた長時間スケールでのバースト重力波信号の探索

使用激光干涉仪型引力波探测器在长时间尺度上搜索突发引力波信号

• 批准号: 18J21709
• 负责人: 塚田 怜央
• 金额: $ 1.98万
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21709/
• 关键词: 背景重力波; 極軽量ベクトル場; データ解析; 重力波

近年、ブラックホール周りの有質量ボゾン場が不安定性から重力波を放出する現象が提唱されている。この探査を通して、観測によって示唆される低スピンブラックホールを説明できる他、ボゾン場の質量に対する観測的制限を課すことができ、その意義は極めて大きい。昨年度はこのモデルの中でも特にスカラー場の存在する系に着目したが、今年度はそのモデルをベクトル場に拡張し、そこからの背景重力波の理論スペクトル計算、及びLIGOの観測データを用いた信号探査をおこなった。研究体制に関して、理論的な助言を得るためイタリアとカナダの研究チームと共同研究を行った。具体的には、ブラックホールを含む各系から放出される重力波の周波数について、ベクトル場ではブラックホールの質量に関する高次項まで含んで計算しなければならない。この項の係数に関する数値計算を共同研究者が行い、その結果を用いてより正確な背景重力波のスペクトルを導き出した。このモデルを用いて探査を行い、未検出という観測結果からベクトル場の質量に対して制限をかけた。以上の研究内容を論文にまとめて、Physical Review D誌に投稿をし、掲載が受理された。研究開始当初掲げた目的や研究実施計画に従い研究を進めることができたと感じている。今後の展望として、モデル構築の際に仮定した星生成率やブラックホールの質量分布などの不確定性をモデルに組み込みより現実的な制限をかけることを目指している。

In recent years, ブ ラ ッ ク ホ ー ル weeks り の quality ボ ゾ ン field が labile か ら gravitational wave を release す が る phenomenon to sing さ れ て い る. こ の probe を tong し て, 観 に よ っ て in stopping さ れ る low ス ピ ン ブ ラ ッ ク ホ ー ル を illustrate で き る him, ボ ゾ ン field の quality に す seaborne る 観 limitations of measuring を class す こ と が で き, そ の meaning は extremely め て big き い. In yesterday's annual は こ の モ デ ル の で も, に ス カ ラ ー field exist の す に る department with mesh し た が, our は そ の モ デ ル を ベ ク ト ル field に company, zhang し, そ こ か ら の background theory of gravity wave の ス ペ ク ト ル calculation, and び LIGO の 観 measuring デ ー タ を with い た signal detection を お こ な っ た. Research system に masato し て, theoretical な help talk を る た め イ タ リ ア と カ ナ ダ の research チ ー ム と joint research line を っ た. Specific に は, ブ ラ ッ ク ホ ー ル を containing む departments か ら release さ れ る gravitational wave の cycle for に つ い て, ベ ク ト ル field で は ブ ラ ッ ク ホ ー ル の quality に masato す ま る high time item で containing ん で computing し な け れ ば な ら な い. こ の item の coefficient に masato す る the numerical computing を together researchers が い, そ の results を い て よ り な right background gravitational wave の ス ペ ク ト ル を guide き out し た. こ の モ デ ル を with い て probe を い, not 検 と い う 観 measurement results か ら ベ ク ト ル field の quality に し seaborne limitations て を か け た. The above research content を paper にまとめて, Physical Review に submission を された, publication が acceptance された. Research started at the beginning first white jasmines げ た objective や research be the plan に 従 を い research into め る こ と が で き た と feeling じ て い る. の future と し て, モ デ ル construct の interstate に 仮 set し た star formation rate や ブ ラ ッ ク ホ ー ル の mass distribution な ど の uncertainty を モ デ ル に group み 込 み よ り limitations presently be な を か け る こ と を refers し て い る.

项目成果

ミネソタ大学/カリフォルニア工科大(米国)

明尼苏达大学/加州理工学院（美国）

Modeling and searching for a stochastic gravitational-wave background from ultralight vector bosons

• DOI: 10.1103/physrevd.103.083005
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: arXiv: High Energy Astrophysical Phenomena
• 作者: Leo Tsukada;R. Brito;W. East;Nils Siemonsen

Perimeter institute(カナダ)

周边研究所（加拿大）

Universita di Roma & Sezione INFN Roma1(イタリア)

罗马大学和 INFN Roma1 学区（意大利）

A first search for a stochastic gravitational-wave background from ultralight bosons

首次寻找超轻玻色子的随机引力波背景

• 发表时间: 2019
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Leo Tsukada;Thomas Callister;Andrew Matas;Patrick Meyers
• 通讯作者: Patrick Meyers