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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