スペース重力波アンテナ DECIGO計画（４） 高橋龍一（国立天文台）、 DECIGOワーキンググループ 1. DECIGO のイントロ ・ DECi-hertz Interferometer Gravitational wave Observatory の略 ・ 日本のグループが中心となり進められているスペース 重力波検出器の計画 ・ ２０２０年ごろ 打ち上げ目標 ・ ワーキンググループ 約１００名 メーリングリストに入ってもいいという方はご連絡下さい ・ 年１回のペースでミーティング 地上の干渉計とスペース干渉計LISAのあいだを狙う 感度 （安東 2005） 地上の干渉計 周波数 最初の論文 Seto, Kawamura & Nakamura （2001） 53 times cited （ADS） 490件 （“DECIGO”で Google検索） citations history DECIGO実現への道のり （川村 2006） 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 予備概 念設計 R&D・概念設計・PF1予備設計 高度なR＆D・予備設計 最終設計・試験・製作 観測 新特定 DECIGO PF-1 試験・製作 観測 PF : パスファインダー PF -1 PF-2 設計・試験・製作 DECIGO 観測 PF -2 LISA LPF ESA主導 LISA 無期限延期 BBO 2020-2025目標 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2. DECIGO で期待されるサイエンス 2.1 連星からの重力波 ●連星中性子星 年間 105 events/yr SN 10 at z=1 （ 104 for ultimate DECIGO） 宇宙の加速膨張が測れる可能性 ●中質量ＢＨの合体 超巨大ＢＨの形成過程の手掛かり SN 103 at z=1 ●中質量ＢＨへ落ち込むコンパクト天体 感度 周波数 宇宙の加速膨張の直接観測 （Seto et al. 2001） 重力波 連星 赤方偏移 ｚ 時間間隔 t Z T t0 X(ｚ ) t02 観測者 現在 z=0 時間間隔 t0 T＝t Z 1＋z 重力波の位相 2 f T 2 f t0 2 f X(ｚ ) t 1 H (z) X(z) H 0 2 1 z 2 0 加速膨張による補正項 約１０万個の中性子星連星の１０年観測から ダークエネルギーの状態方程式 w を10%程度の精度で決定 距離-赤方偏移関係からの制限 ●連星までの距離D チャープシグナル f から、直接決定 f 観測される振幅 A f 3D f , f , A から D を決定 中性子星連星 at z=1 なら約 10% の精度で距離を決定 ●赤方偏移 DECIGOの角度分解能 10”-1’ 程度 母銀河を特定 約１０万個の中性子星連星の１年観測から M , W , w を1%程度の精度で決定 初期宇宙（インフレーション）起源の背景重力波 （Smith, Kamionkowski & Cooray 2006） 実線：現在の上限 破線：将来の観測精度 DECIGO の感度 GW h2 1016 DECIGO （Kudoh, Taruya, Hiramatsu & Himemoto 2006） 初期宇宙（インフレーション）起源の背景重力波 （Smith, Kamionkowski & Cooray 2006） 実線：現在の上限 破線：将来の観測精度 tensor spectral index nt に敏感 16桁 DECIGO DECIGO の感度 GW h2 1016 （Kudoh, Taruya, Hiramatsu & Himemoto 2006） WMAP 3yr result （Spergel et al. 2006 ; 千葉さん） scalar spectral index nS 0.95 0.02 1 インフレーション p / M Pl Power law inflation V ( ) e r 1 nS 8 nS 小 r : tensor to scalar ratio r大 小さな nS は重力波には朗報 3. まとめ DECIGO は2020年ごろ打ち上げ目標の スペース重力波干渉計 ● 約１０万個の中性子星連星の観測から、 M , W , w を 1% の精度で決定 ● 背景重力波の感度 GW h 2 10 16 CMBのテンソルモードの観測と合わせれば、 インフレーションモデルへの強い制限 （Efstathiou, Steinhardt, Kamionkowski, Cooray 等の最近の研究） DECIGOメーリングリストに入ってもいいという方はご連絡下さい
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