スペース重力波アンテナ
DECIGO計画（２）
天文学会 ＠東北大学
２００３年３月２５日
川村 静児(国立天文台)、中村 卓史(京大理)、坪野 公夫(東大理)、瀬戸 直樹(阪大理)、高野
忠(宇宙研)、安東 正樹(東大理)、井岡 邦仁(阪大理)、植田 憲一(電通大)、神田 展行(阪市大
理)、國森 裕生(通総研)、阪上 雅昭(京大総合)、佐々木 節(阪大理)、佐藤 孝(新潟大工)、柴
田 大(東大教養)、田中 貴浩(京大基研)、千葉 剛(京大理)、中尾 憲一(阪市大理)、長野 重夫
(国立天文台)、沼田 健司(東大理)、細川 瑞彦(通総研)、横山 順一(阪大理)、吉野 泰造(通総
研)、他DECIGOワーキンググループ(国立天文台、京大理、東大理、阪大理、宇宙研、電通大、
京大基研、お茶大理、近大理、産総研、東海大理、東大宇宙線研、東北大理、新潟大理、新潟
大自然、弘前大理、広島大理、理研、早大理工、Caltech、Penn. State Univ.、Washington
Univ.)
DECIGO
（Deci-hertz Interferometer Gravitational Wave Observatory）
衛星１
宇宙空間
（太陽周回軌道）
重力波
衛星２
レーザー光
５万km
衛星３
スペース重力波アンテナの特徴
• 信号が低周波で増える
－アーム長を長くできる
－高周波では信号のキャンセルが起こる
• 低周波ノイズが減る
－地面振動や重力場の揺らぎノイズが小さい
低周波で感度がよくなる
LISA (Laser Interferometer Space Antenna)
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NASAとESAの共同計画
1mHz～10mHzを狙うスペース重力波アンテナ
アーム長：500万km
2011年打ち上げ予定
今年度の大統領予算
に載る
DECIGOの特徴
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アーム長はLISAの100分の1
LISAと地上干渉計との狭間の周波数帯をねらう
白色矮星連星からの重力波雑音がない
10-18
ストレイン [Hz-1/2]
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LISA
10-20
DECIGO
10-22
10-24
(感度：任意)
10-4
10-2
LCGT
100
周波数 [Hz]
102
104
周波数ギャップを埋めることの
重要性
新しい窓は新しい物理を生む！
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LISAの帯域から出て行った連星からの重力波
の検出
地上干渉計の帯域に入る前の連星からの重力
波の検出
宇宙初期からの重力波
全く新しい重力波源
全く新しい物理
宇宙の膨張加速度の直接計測
膨張 ＋加速？
DECIGO
重力波
連星中性子星 (z～
1)
出力
ストレイン
テンプレート (加速していない場合)
実際の信号
位相遅れ～1sec (10年の観測)
時間
Seto, Kawamura, Nakamura, PRL 87, 221103 (2001)
DECIGOに必要な技術
3台の衛星
フォーメーションフライト
太陽輻射圧など
重力場による動き
ドラッグフリー衛星
光が広がる
位相ロックして増幅反射
ヘテロダイン検出
DECIGOの感度
ストレイン [Hz-1/2]
10-19
f-2
f1
10-20
力の雑音
10-21
ショットノイズ
10-22
10-4
10-2
100
周波数 [Hz]
102
R&Dの立ち上げ
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精密衛星測位による地球環境監視技術の
開発（科学技術振興調整費）のサブテーマ
の一つとして通総研・新潟大・天文台で衛
星間測距のシミュレータを製作開始
LISAの技術開発の一環としてドラッグフ
リー技術に伴う低周波での雑音の確認実
験をNASA(Goddard)・東大・天文台との
間で共同研究を行なうことを検討中
衛星測位シミュレータの概念図
光ファイバー
強度安定化
システム
恒温槽
角度揺らぎ
シミュレータ
角度フィード
バック信号
４分割
光検出器
レーザー
周波数安定
化システム
音響光学
素子
角度検出
システム
音響光学
素子
変位検出
システム
光検出器
低熱膨張率定盤
ドップラー
シミュレータ
変位フィードバック信号
力雑音検出システムの概念図
 低周波共振周波数
 低熱雑音
ワイヤー
 高感度検出系
支持棒
レーザー
テストマス
（鏡）
静電センサ
まとめ
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DECIGOで地上重力波アンテナとLISAとの
間の周波数ギャップを埋める
この周波数帯は白色矮星連星からの重力波
雑音がない
DECIGOで宇宙膨張の加速度を計測できる
計測系シミュレータと力の雑音計測実験が立
ち上がりつつある