TAMA300検出器
l 300m基線レーザー干渉計型重力波検出器TAMA300
サイト: 国立天文台 三鷹キャンパス (東京都)l TAMA300の目的
1. 近傍銀河で発生する重力波イベントを検出可能な実証型検出器の開発

West End Room

Center Room

2. 将来のkm級干渉計に必要な技術の確立
理論感度限界 ~ hRMS = 3 x 10-21
観測帯域の中心周波数300Hz(バンド幅300Hz)
South End RoomTAMA300検出器 〜 概略300m
Fabry-Perot
光共振器

リサイクリングミラー

重力波

o 超新星爆発o 中性子星連星
o 非軸対象パルサー

300m Fabry-Perot
光共振器

真空槽 / 真空ダクト
鏡懸架システム

10m
モード
クリーナ
10W
レーザー光源鏡

光検出器

防振スタック
データ取得系
データ解析システム

能動防振装置現在までに行われた観測l 第1次〜第6次観測 (パワーリサイクリング導入前)
DT1 1999 Aug. 6~ 7

1夜

11 時間

DT2 1999 Sep. 17~20

3夜

31 時間

DT3 2000 Apr. 20~23

3夜

13 時間

DT4 2000 Aug. 21~Sep. 413 夜

167 時間DT5 2001 Mar.

6日

2~ 8DT6 2001 Aug. 1~Sep. 2050 日

111 時間 Coincidence
1038 時間 LISM(20m)l 第7次〜第9次観測 (パワーリサイクリング導入済)
DT7 2002 Aug, 31~Sep. 2

1日

25 時間

DT8 2003 Feb. 14~Apr. 15

59 日1158 時間

DT9 2003 Nov. 28~Jan. 1043 日

558 時間LIGO & GEO
LIGO
LIGO & GEO

第9次観測 Data Taking 9 (DT9)l DT9: 2003/11/28~2004/1/10- パワーリサイクリング干渉計での観測
主干渉計入射 P=2 [W]
パワーリサイクリングゲイン G=4.5
フロア感度: h = 2 x 10-21 [/sqrtHz] (700Hz~1.5kHz)- 常時運転を想定した観測体制作り⇒観測シフト省力化 (1シフト24時間・担当１名)

干渉計自動運転化のさらなる推進異常警報・リモート制御システム- 国際共同観測
米LIGO計画の干渉計(3台)
独英によるGEO600干渉計

DT9: Sensitivity 〜フロア感度レベル-1010-11

Displacement noise [m/Hz1/2]

10-1210-1310-1410-1510-1610-1710-1810-19101102103

10Frequency [Hz]104105

DT9: Sensitivity 〜フロア感度レベル-1010-11

Displacement noise [m/Hz1/2]

10-1210-1310-1410-1510-1610-1710-1810-1910110210310Frequency [Hz]10410

5DT9での感度: 変位雑音レベル 6x10-19 m/Hz1/2
歪感度2x10-21 /Hz1/2(700Hz~1.5kHz)

DT9: Sensitivity 〜観測毎の感度の向上-1010-11

Displacement noise [m/Hz1/2]

10

2001/08/03 DT6
2003/02/20 DT8
2003/11/04 DT9-1210-1310-1410-1510-1610-1710-1810-1910

110210345101010
Frequency [Hz]DT6: 15 x10-19 m/Hz1/2 = 5 x10-21 /Hz1/2

DT8: 8 x10-19 m/Hz1/2 = 3 x10-21 /Hz1/2
DT9: 6 x10-19 m/Hz1/2 = 2 x10-21 /Hz1/2

DT9: Observable Distance●連星合体をSN=10で捕らえることのできる距離
Distance of detecting inspirals with SNR=10

Observable Distance [kpc]10090

2.7Msolar - 96.3kpc

2001/06/02 DT6
2003/02/20 DT8
2003/11/04 DT980
70

1.4Msolar - 72.8kpc

60
50
0.5Msolar - 32.7kpc

4030

10Msolar - 19.8kpc

2010010-1

2

3

4 5 6 7 89

02

310mass [Msolar]

4 5 6 7 89

101

0.3~10Msolar に対し、Dobs > 20kpc

2

干渉計自動化＆リモート観測体制の整備
l 干渉計自動ロック・自動調整システム
ロックアクイジション
初期アラインメント調整
アラインメントドリフト調整
自動調整用
モニタ情報提供

手動調整

異常通報

l リモート通報・操作システム
携帯電話による異常通報
干渉計手動調整

検出器状況提供l Webベースの検出器モニタ
干渉計の感度の推移
干渉計の各種状態 (各種光量・制御信号) 監視
サイトの環境 (地面振動・気象条件等)
Web Log

モニタ情報提供

DT9: 干渉計の稼動状況
l 10分以上連続動作した時間帯
Mon

Tue

Wed

Thu

Date and Time in JST (UTC +9 hours)

Fri

Nov. 28, 2003

29

Sat

30

Dec. 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1718

1920

21

2223

24

25

26

27

28

29

30

31

Jan. 1

2

3

4

5

6

7

8

910

11

全観測データ量 558時間

SunDT9: 干渉計の稼動状況
l 10分以上連続動作した時間帯
Mon

Tue

Wed

Thu

Date and Time in JST (UTC +9 hours)

Fri

Nov. 28, 2003

29

Sat

30

Dec. 123456789101112131415

161718

1920

21

2223

2425

2627

28

29

30

31

Jan. 1234567891011Sun

日中の工事・干渉計の調整・自動化システムの改良
TAMA300サイトの予定停電の準備・復旧

DT9: 干渉計の稼動状況
l 10分以上連続動作した時間帯
Mon

Tue

Wed

Thu

Date and Time in JST (UTC +9 hours)

FriNov. 28, 2003

29Sat

30

Dec. 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

Jan. 1

234567891011

Sun

自動化システム稼動・干渉計安定・静かな地面振動安定度の改善l DT9中に24時間以上の連続動作を3回達成

Arm Transmitted Power [a.u.]

干渉計内光量の変動
2003/12/27 03:39~ 28h07m(TAMAでの最長連続動作記録)

2003/12/29 13:56~ 26h42m

2004/1/3 03:52~ 24h47m

05101520Time [hour]

2530

地面振動さえ静かであれば長時間連続に動作できるシステム

Observable Distanceの安定度● Observable Distanceのヒストグラム
Count [a.u]DT8

0.5 M8 : 13.3 ± 4.0 kpc (30%)
1.4 M8 : 30.7 ± 6.4 kpc (21%)
10 M8 : 11.7 ± 3.3 kpc (28%)

DT9（後半）Count [a.u]01020304050607080

90

0.5 M8 : 29.6 ± 5.1 kpc (17%)
1.4 M8 : 64.3 ± 10.9 kpc (17%)
10 M8 : 17.0 ± 4.8 kpc (28%)

DT9(後半)はDT8の約2倍の感度を持っていた
相対的な感度の安定度も改善もしくは同等(10M8)100 [kpc]

今後の計画l 雑音低減(主に数100Hz帯)
Recycled Michelson実験
散乱光の問題
変調に関連した雑音

l 防振系のアップグレード
Seismic Attenuation System (SAS)
低周波(~0.1Hz)からの防振Caltech・東大・ピサ大などとの共同 R&D
2005年導入予定

l 散射雑音の低減
干渉計内パワーの更なる増加⇒リサイクリングゲインの増加(4.5->約10)
SAS (東大理)まとめl 干渉計型重力波検出器TAMA300
l 第9次観測 Data Taking 9 (2003/11/28~2004/1/10)
常時運転を想定した観測体制
米LIGO・独英GEO600との国際共同観測
h = 2 x 10 -21 /√Hz

(700Hz ~ 1.5kHz)

DT8とくらべるとDT9は実質約2倍の感度
24時間以上の連続動作 (3回)
558時間稼動

l 今後
数100Hz帯雑音低減
防振系のアップグレード

Observable Distanceの安定度
DT9

DT8

およそDT9はDT8の倍の感度を持っていたと考えてよい