Unmodeled Search for Gravitational Waves Using the Hilbert-Huang Transformation

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Hilbert-Huang transform (HHT) の第1段階である empirical mode decomposition (EMD)には，いくつかの改良すべき余地がある。たとえば，振動する時系列データの包絡線を求めるのに，普通はcubic splineを用いているが，データによっては，オーバシュートなどが起こり，うまく包絡線が求められないことがある。この問題は，Akima splineを用いることで解決する可能性があり，研究協力者である酒井一樹氏などとともに，連星ブラックホールの合体の観測データなどにこれを適用し，その有効性を示した。この結果は，論文化して現在投稿中である。また，EMDには，入力データの最初または最後付近で包絡線の抽出が不安定になることがある。これを解決するために，データの最初と最後の極大点または極小点で対称であると仮定して外挿することにより，不安定を抑えることができることが分かった。さらに，ensemble EMD (EEMD) では，一般に分解結果の完全性が保持されないが，完全性を保持して計算時間を低減することができるcomplementary EEMD (CEEMD)が最近提唱されている。これらの改良を行ったプログラムを重力波の実観測データや数値シミュレーションデータに適用して，十分効果的であることが示した。論文化に向けて，さらなる解析を進めている。これらの改良点は，我々の計算ライブラリーであるKAGRA algorithmic library (KAGALI)に実装済みである。KAGALIに関しては，最新バージョンのコンパイラへの対応やいくつかのバグ修正を行った。また，これらの研究成果は，研究協力者の武田芽依氏（大阪市立大学大学院生）の博士論文（2023年3月）の一部になっている。