Transcript pptx - 国立天文台

Illustration: Sora
第54回宇宙科学技術連合講演会
＠静岡県コンベンションアーツセンター
２０１０年１１月１７日
川村静児（東大宇宙線研、国立天文台），
DECIGOワーキンググループ
話の内容
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
重力波とは何か？検出方法は？
DECIGOとは何か？
予備概念設計
得られるサイエンス
ロードマップ
組織、研究協力他
まとめ
重力波とは？
• アインシュタインの一般
相対性理論により予言
• 潮汐的な空間のひずみ
が伝わっていく波
空間のひずみ～10-23程度
⇒まだ見つかっていない！
重力波を出す天体現象
• 中性子星やブラックホールの連星
運動とその合体
• 超新星爆発
• パルサー
重力波天文学
• 宇宙初期
• 未知なる天体
重力波で宇宙の始まりを観る
宇宙誕生
10 -43 秒
(プランク時間）
重力波
ニュートリノ
1秒
(陽子、中性子の形成)
電磁波
38万年
(晴れ上がり)
137億年
(現在)
重力波天文学の創成
レーザー干渉計による
重力波検出
重力波
ミラー
ビームスプリッター
ミラー
レンズ
干渉光
スクリーン
レーザー
鏡
アーム長が長いほど
感度が高い
鏡
鏡
レーザー
光検出器
鏡
レーザー
光検出器
世界の大型干渉計
LIGO (4 km)
GEO (600 m)
TAMA (300 m)
LCGT (3 km)
CLIO (100 m)
LIGO (4 km)
VIRGO (3 km)
スペースに！
重力波検出にとって有利
• 低周波で装置の感度が上がる
– 重力波信号が増幅
• 光と重力波の相互作用が長く続く
• ただし高周波では信号がキャンセル
– 雑音が小さい
• 地面振動や重力場揺らぎがない/小さい
（地上検出器においては低周波で支配的）
• 低周波では期待できる重力波信号が大きい
– 重いものはゆっくり動く（低周波）
– 重いものは大きな重力波を出す
LISA
•
•
•
•
NASAとESAの共同計画
アーム長：500万km
帯域：0.3 mHz – 30 mHz
目的：
– 巨大ブラックホールの合体（本命）
– 銀河内白色矮星連星からの重力波（保険）
LISA project
11
DECIGOとは？
Deci-hertz Interferometer Gravitational Wave Observatory

LISAと地上検出器の帯域のギャップを埋める
超高感度の実現が可能！
10-18
Strain [Hz-1/2]

LISA
地上検出器
(e.g. LCGT)
10-20
DECIGO
10-22
10-24
白色矮星連星
からの重力波
雑音
10-4
10-2
100
102
Frequency [Hz]
104
DECIGOの目的



さまざまな重力波源からの重力波を頻繁に
検出する。
重力波観測からさまざまなサイエンスを獲得
する。
LCGTなどによって創成されるであろう重力波
天文学をさらに発展させる。
DECIGOの予備概念設計
光共振器を使って感度を高める
（参考：LISAは光トランスポンダ）
アーム長：1000 km
ミラー直径：1 m
レーザー波長：532 nm
フィネス：10
レーザーパワー：10 W
ミラー質量：100 kg
鏡（浮いている）
光共振器
光検出器
光共振器
干渉計３台で１クラスター
レーザー
ドラッグフリー衛星
軌道とコンステレーション（案）
地球
背景重力波検出の
ため相関を取る
レコード盤軌道
太陽
角度分解能を上げる
DECIGOの目標感度と得られるサイエンス
10-19
巨大ブラック
ホール形成の
メカニズム解明
ダークマターの
探索
PBH related
10-20
Coalescence
10-21
一般相対性
理論の検証
1 cluster
10-22
5 years
3 months
10-23
10-24
10-25
インフレーショ
ンの検証
10-26
10-3
Correlation
(3 years)
Inflation
(GW~2×10-15)
10-2
10-1
1
Coalescence
10
Frequency [Hz]
102
103
宇宙膨張
加速度の計測
⇒ダークエネル
ギーの解明
DECIGO最大の目的は？
初期宇宙の直接観測！
人類究極の夢！
NASA
NASA
初期宇宙の直接観測
• インフレーション（宇宙誕生後10-35秒後）にお
いて発生した重力波の直接観測
– インフレーション存在の実証
– インフレーションモデルの正否
– パリティの破れ（右巻き、左巻きの非対称性）
– テンソル、スカラー、ベクトルモードの分離
– などなど
• 成功すればノーベル賞確実
ロードマップ
2009 10
ミ
ッ
シ
ョ
ン
11
12 13
14
15 16
17 18 19 20 21
R&D
製作
R&D
製作
SWIM
DICIGOパスファインダー
(DPF)
22 23 24
要素技術の実証試験
ス
コ
ー
プ
衛星１台
アーム１本
26 27 28 29
R&D
製作
Pre-DECIGO
DECIGO
⇒安東君の講演
目
的
25
最小限のスペックで
重力波検出
重力波天文学の発展
衛星間共振器の実現
衛星３台
干渉計１台
衛星３台
干渉計３台
×４クラスター
DECIGO暫定組織
代表： 川村 (国立天文台)
副代表： 安東 (京大理)
運営委員会
川村 (国立天文台)，安東 (京大理)，瀬戸 (京大理)，中村 (京大理)，坪野 (東大理)，
佐藤 (法政大工)，田中 (京大基研)，船木 (JAXA/ISAS)，沼田 (Maryland)，神田
(阪市大理)，井岡 (KEK)，高島 (JAXA/ISAS)，横山（東大理）
Pre-DECIGO
L：佐藤(法政大工)
検出器
L：阿久津
(国立天文台)
D：沼田(Maryland)
サイエンス・データ
L：田中 (京大基研)
D：瀬戸 (京大理)
D：神田 (阪市大理)
衛星
L：船木 (JAXA/ISAS)
デザインフェーズ
DECIGO パスファインダー
ミッションフェーズ
代表： 安東 (京大理)
干渉計
L：佐藤 (法政大工)
D：上田
(国立天文台)
D：麻生 (東大理)
レーザー
L：武者 (電通大)
D：植田 (電通大)
ドラッグフリー
L：森脇
(東大新領域)
D：坂井
(JAXA/ISAS)
スラスター
信号処理
バス
L：船木
(JAXA/ISAS)
L：阿久津
(国立天文台)
L：高島
(JAXA/ISAS)
データ解析
L：神田 (阪市大理)
L：リーダー，D：副リーダー
DECIGOワーキンググループ
青柳巧介(早大理工)，我妻一博(国立天文台)，阿久津智忠(国立天文台)，浅田秀樹(弘前大理工)，麻生洋一(東大理)，新井
宏二(Caltech)，新谷昌人(東大地震研)，安東正樹(京大理)，井岡邦仁(KEK)，池上健(産総研)，石川毅彦(JAXA-ISAS)，石崎
秀晴(国立天文台)，石徹白晃治(東大理)，石原秀樹(阪市大理)，和泉究(東大天文)，市來淨與(名大理)，伊東宏之(NICT)，
伊藤洋介(Univ. of Wisconsin)，井上開輝(近大理工)，上田暁俊(国立天文台)，植田憲一(電通大レーザー研)，歌島昌由
(JAXA)，江尻悠美子(お茶大人間文化)，榎基宏(東経大経営)，戎崎俊一(理研)，江里口良治(東大総合文化)，大石奈緒子
(東大宇宙線研、国立天文台)，大河正志(新潟大工)，大橋正健(東大宇宙線研)，大原謙一(新潟大自然研)，大渕喜之(国立
天文台)，岡田健志(東大理)，岡田則夫(国立天文台)，河島信樹(近大KLC)，川添史子(AEI)，河野功(JAXA)，川村静児(東大
宇宙線研、国立天文台)，神田展行(阪市大理)，木内建太(京大基研)，岸本直子(JST)，國中均(JAXA-ISAS)，國森裕生
(NICT)，黒田和明(東大宇宙線研)，黒柳幸子(東大宇宙線研)，小泉宏之(JAXA-ISAS)，洪鋒雷(産総研)，郡和範(高エネ研)，
穀山渉(東大理)，苔山圭以子(バーミンガム大)，古在由秀(ぐんま天文台)，小嶌康史(広大理)，固武慶(国立天文台)，小林史
歩(Liverpool JMU)，西條統之(立教大理)，齊藤遼(東大理)，坂井真一郎(JAXA-ISAS)，阪上雅昭(京大人環)，阪田紫帆里
(ニース天文台)，佐合紀親(京大基研)，佐々木節(京大基研)，佐藤修一(法大工)，佐藤孝(新潟大工)，柴田大(京大基研)，正
田亜八香(東大理)，真貝寿明(大工大情報)，杉山直(名大理)，鈴木理恵子(お茶大人間文化)，諏訪雄大(京大基研)，瀬戸直
樹(京大理)，宗宮健太郎(高等研)，祖谷元(Univ. Tuebingen)，高島健(JAXA-ISAS)，高野忠(日大)，高橋走(東大理)，高橋慶
太郎(名大理)，高橋忠幸(JAXA-ISAS)，高橋弘毅(山梨英和 )，高橋史宜(東大数物)，高橋龍一(弘前大理工)，高橋竜太郎
(東大宇宙線研、国立天文台)，高森昭光(東大地震研)，田越秀行(阪大理)，田代寛之(京大理)，田中貴浩(京大基研)，田中
伸幸(国立天文台)，谷口敬介(東大総合文化)，樽家篤史(東大ビッグバン)，千葉剛(日大文理)，陳たん(東大天文)，辻川信二
(東理大)，常定芳基(東工大理)，坪野公夫(東大理)，豊嶋守生(NICT)，鳥居泰男(国立天文台)，内藤勲夫(無所属)，中尾憲
一(阪市大理)，中澤知洋(東大理)，中須賀真一(東大工)，中野寛之(RIT)，長野重夫(NICT)，中村康二(国立天文台)，中村卓
史(京大理)，中山宜典(防衛大)，西澤篤志(京大基研)，西田恵里奈(お茶大人間文化)，西山和孝(JAXA-ISAS)，丹羽佳人(東
大工)，沼田健司(NASA)，能見大河(東大工)，橋本樹明(JAXA-ISAS)，端山和大(国立天文台)，原田知広(立教大理)，疋田
渉(阪大理)，姫本宣朗(日大生産)，平林久(無所属)，平松尚志(京大基研)，福嶋美津広(国立天文台)，藤田龍一(RRI)，藤本
眞克(国立天文台)，二間瀬敏史(東北大理)，船木一幸(JAXA-ISAS)，細川瑞彦(NICT)，堀澤秀之(東海大工)，前田恵一(早
大理工)，松原英雄(JAXA-ISAS)，松本伸之(東大理)，道村唯太(東大理)，宮川治(東大宇宙線研)，宮本雲平(立教大理)，三
代木伸二(東大宇宙線研)，向山信治(東大数物)，武者満(電通大レーザー研)，森澤理之(京大理)，森本睦子(JAXA-JSPEC)，
森脇成典(東大新領域)，八木絢外(京大理)，山川宏(京大生存研)，山崎利孝(国立天文台)，山元一広(INFN Padova)，横山
順一(東大ビッグバン)，吉田至順(東北大理)，吉野泰造(無所属)，柳哲文(京大基研)，若林野花(無所属)
研究協力等

LISA
– 第１回LISA-DECIGOワークショップ開催（平成２０年１１月）

Stanford Univ.
– 帯電制御その他で共同研究 ⇒ MOU

NASA Goddard
– ファイバーレーザーの共同研究 ⇒ MOU検討

JAXA誘導制御グループ
– フォーメーションフライトの共同研究

東大ビッグバンセンター
– DECIGOがメインテーマの一つとなる

国立天文台・先端技術センター
– 協力体制についての検討中
DECIGOで
宇宙の始まりが
観たいぜよ！
Illustration:
Sora