スペース重力波アンテナDECIGO計画 １８ （サイエンス） 瀬戸直樹，川村静児，安東正樹，佐藤修一，田中貴浩，神田展行，船 木一幸，中村卓史，坪野公夫，沼田健司，高島健，井岡邦仁，他 （DECIGO－WG） 2009年3月 物理学会@立教大 内容 • Introduction • インフレーション起源の背景重力波 – inflation potentialのパラメータ • CMB観測による背景重力波探査 – 現状 • 振幅はどの程度か? – 計画 • 偏光観測 • DECIGOとの関連 • 感度の比較 • まとめ Introduction 検出器の感度，重力波源，サイエンス 川村さん作成 DECIGO 重力波源： 宇宙論的現象 10-19 サイエンス： 10-21 ① ② ③ 10-22 インフレーション 巨大BHの形成 ダークエネルギー LCGT 重力波源： 天体現象 10-20 合体 ５年前 超新星爆発 20Mpc 合体 サイエンス： 10-23 合体 10-24 銀河内 パルサー 10-25 10-26 ２台の相関 ３年間 インフレーション 背景重力波 10-3 10-2 10-1 1 10 周波数 [Hz] 10 2 103 104 一般相対論の検証 爆発のメカニズム ガンマ線バースト CMB ~10-17Hz 直接検出 ~1Hz Smith et al. 2006 スケールが大きく違う：対応関係は? インフレーションGWの生成 • 起源：量子揺らぎ • inflaton potentialの値 V GW : V H 2 potentialの形状（slow roll parameters） • 揺らぎの大きさ、スペクトル consistency relation (重要な証拠) TS比 nt r 8 r はどのくらいか？ • 現段階の観測データ： WMAP-5yr – r<0.22 (スペクトルの形) – ns =0.96±0.013 η~εはありそう ε=O(0.01) Pagano et al. 2008 Planckのエラー Δns~0.005 1からのずれがはっきりするかも CMBの偏光観測 • 直線偏光パターンの分解(parity) – E-mode scalar+tensor起源 – B-mode tensor起源 • e.g. CMBpol r~0.01(3σ：2020?) • ノイズソース – Galactic+extra-galactic foreground – cosmic shear • residual after reconstruction 1/3 小スケールでの非等方な相関 CMBとDECIGO • 見ているスケールが全然違う – potentialの大域的形状が重要 H V 1/2の変化 rと GWの対応 Chongchintnan&Efstathiou 2006 • r=0.01(CMBpol)はΩGW~10-16（現DECIGO）に対応 • CMBpolで検出なし：感度の改善が必要 – inflation後の宇宙の状態(e.g. Yokoyama) まとめ • 背景重力波：初期宇宙の貴重な情報（？） • Inflation起源のGW – smoking gun – inflaton potentialの値 – nスカラー~0.95は好ましい – DECIGO（2025+）の重要なターゲット • 現デザインではΩGW~10-16まで狙える – foregroundに未知の要素 – CMB偏光観測 • CMBpol(2020?)：r~0.01
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