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スペース重力波アンテナ
DECIGO計画Ⅷ
（サイエンス）
DECIGOワーキンググループ
発表者：高橋龍一（国立天文台）
DECIGO で期待されるサイエンス
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）
宇宙の加速膨張を測る
●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
宇宙背景重力波
lim
感度 GW
 1017
トピック
最近のサイエンスで面白そうな研究をいくつか挙げて頂きました
背景重力波の円偏向の観測（瀬戸直樹さん）
中質量BH Ringdown （中野寛之さん）
宇宙初期密度ゆらぎ起源の背景重力波
（中村康二さん）
Extreme Mass Ratio Burst at Galactic Center
Intermediate Mass Black Hole （IMBH）
Inspiral + Ringdown
（Quasi-Normal Mode）
IMBH 連星の合体率
 1 100yr1
for LISA
（Fregeau et al. 2006; Amaro-Seoane & Freitag 2007）
重い星の重力崩壊
種ＢＨ
球状星団の合体
Ringdown
合体直後のＢＨ振動
（Tsunesada et al. 2005; Nakano 2007）
h(t )  Aet / sin(2 f t   )
減衰振動
1
 M
f  0.3Hz  5
 10 M sun



 M
SNR  104  5
 10 M sun
 D 


 10Gpc 
1
 SNR 
質量決定精度  105 
4 
 10 
1
 4  SNR 
スピン決定精度  2 10 
4 
 10 
1
Extreme Mass Ratio Burst at Galactic Center
（Rubbo, Holley-Bockelmann & Finn 2006）
近くを通り過ぎるときに出す、
バースト重力波
WD, BH
‘Gravitational Bremsstrahlung’
SMBH
 0.1AU
 106 M sun
15 events/yr for LISA
楕円率大
1  e  1
球状星団内の星の放物軌道からのバースト重力波
（Kocsis, Gaspar & Marka 2006）
（e >1）
b
m
v
v
m
v
rmin
 1 events/yr
v
v

 b 
f   0.1Hz 
 8 
b
100km/s

 10 cm 
 m
m2 1
h
 10 25 
rmin D
 M sun



2
 rmin 
 8

10
cm


for DECIGO
1
1
1
 D 


 Gpc  （M. Turner 1977）
背景重力波の円偏向の観測を用いた宇宙初期（高エネ
ルギー物理）でのパリティの破れの検証（Seto 2006; 2007）
右巻き
重力波の
円偏向
左巻き
パリティ変換
初期宇宙（高エネルギー物理）でパリティ保存が破れていれば、
その兆候がインフレーション起源の重力波の右巻き左巻きの
非対称性として現れる
円偏向成分
P
 GW
17  SNR  Tobs 

 8  10 

 5  10yr 
1 / 2
L
1AU
D
D  10  L 離れた２台で相関を取るのが適当
The cosmological gravitational wave background
from primordial density perturbation
（ Ananda, Clarkson & Wands gr-qc/0612013 ）
Second order cosmological perturbation
wave eq. for tensor perturbation
a
h  2 h  k 2 h  S
a
 20 34 ( n 1)
GW  2 10
20
 2 10
 f 


 0.3Hz 
source term : ２次の密度ゆらぎ起源の
非等方テンソル
2( n 1)
（n=1 Harrison-Zel’dovich）
初期宇宙起源の
背景重力波の下限
感度
lim
GW
 1017
 1021
for DECIGO/BBO
for ultimate
DECIGO
（Smith, Kamionkowski & Cooray 2006）
citation history for Seto, Kawamura & Nakamura 2001

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