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DECIGOのサイエンス
情報の整理＋ＤＥＣＩＧＯの仕様で検討してもらいたいこと
DECIGO-ＷＧ第４回ミーティング
5/11 2006 国立天文台
瀬戸直樹
1
話の予定
• ノイズカーブの注意点
– 51/2 倍、他
• DECIGOによるサイエンスのまとめ
– Foreground cleaning (瀬戸)
– ダークエネルギー関連（高橋さん）
– 背景重力波関連（樽家さん、工藤さん、姫本さん）
• Binary subtractionの問題
– どのくらいの感度がいるか?
– 配置等の問題
• 私の話のまとめ
2
ノイズカーブの注意点
①
②
③
④
(5)1/2 応答関数： 重力波信号=（入射重力波）ｘ（干渉計の反応）
1/2 腕の数
2/31/2 腕の角度：60度
1/N1/2 干渉計の数
実はこのへんのファクターが非常に重要（以下は①だ
け）
角度平均済み
最適な入射、腕一つ
3
背景重力波観測：NS+NS等取り除く
重力波振幅 [Hz-1/2]
連星中性子星 (1.4+1.4Msun)
•z<1 (SN>26: 7200/yr)
•z<3 (SN>12: 32000/yr)
•z<5 (SN>9: 47000/yr)
中間質量BH連星 (1000+1000Msun)
•z<1 (SN>6000)
DECIGO1台
合体
5年前
3ヶ月前
2台の相関
ΩGW=2.2x10-16
相関解析3年間
で検出可能
（樽家さん）
Ωns+ns >100 Ωlimit
Cleaning が鍵となる!
~100000個
合体
4
重力波周波数 [Hz]
取り除けるか?
Cutler&Harms PRD 2006, Seto, Cornish & Phinney in preparation
• Event rate より感度が問題（if rate <107/yr）
• SN：z依存性は弱い
– High-z まで取り除く必要あり
– Critical な感度が存在する
• 回転数大（~107-8回転）
– 計算機パワーの限界→積分時間の上限
– Min SN~20くらい必要 for z=1 (Cutler Harms:⇔LIGO
pulsar)
5
平均ＳＮのｚ依存性
どのｚの連星が検出しにくいか？
z=1との比
質量：Ｍ(1+z)
z大:進化が速い
1.75
z=1
z=5
1.5
1.25
Fixed time(<<chirp time): (1+z)5/3/dL
1
0.75
現実はこの間になるはず
SNR=20
0.5
0.25
Full chirp: (1+z)5/6/dL
2
4
6
8
平均のＳＮで議論： 実際はもう少し複雑（角度依存性）
10
z
6
FP-DECIGOの“死角”
干渉計1つで全部“見える”か？
NS+NS＠z=3: mean SN: 12
天頂方向でedge-onの連星 SN:0.6!!
0
0
LISA軌道の場合を考える
0
0
0
回転して角度平均を
取るように見えるが…
“死角”があって観測しにくい
連星がある。Cleaningで問題！
0
0
0
7
考察
相関解析のためには少なくとも2台の干渉計が必要
しかし相関を大きくするために2台の向きは揃っている
（死角を取り除くのに役に立たない）
いろいろな選択肢があるはずだが、ＬＩＳＡでは
どうなっているか調べると
8
LISA：３つの独立なモード（AET）がある
A
E
AEは左の2つの
干渉計と等価
（Tは低周波で感度悪い）
LISA
２つの偏光モードを逃さない
DECIGO
FP-DECIGOでも2つ→“死角”の改善!!
NS+NS＠z=3 の場合 min SN：0.6→6
→安東さんの話
9
モンテカルロ計算によるSNの分布
個数
100
80
60
40
20
1%
0%
小
さ
な
Ｓ
Ｎ
の
が
大
幅
に
減
る
9.3%
1.3%
NS+NS@z=3
mean SN; 12
赤：１つ
青：２つ
Residual level
合計1000個
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 16 1718 19 20 21 2223 24 25 26 2728 29 30
ここのＳＮ：~20くらいほしい（3倍感度よく）
SN
10
まとめ
•
•
•
•
ノイズカーブのファクター
DECIGOのターゲット
Foreground cleaningが不可欠
Criticalな感度がある-この上下で定性的に違う– 少なくともあと３倍ほどよくならないか?
• 配置等も重要（“死角”をなくす）
– ＦＰで２つのモードを取れないか?
個数
11
全部取り除いてしまえ
ＳＮ