サブコース紹介
A5 ⼀般物理学理論1

仏坂健太（ビッグバンセンター）

物理学専攻⼊試ガイダンス 2024年5⽉25⽇

宇宙物理学理論(電磁波天⽂学 -> マルチメッセンジャー)

研究⼿法

初期宇宙• 解析的• シミュレーション• データ科学

解析対象
••
•
•
•

量⼦場・時空流体
N体（暗⿊物質）
プラズマ
観測データ

PHYSICAL REVIEW LETTERS
PRL 116, 061102 (2016)
天体形成・観測的宇宙論
重⼒波天体
propagation time, the events have a combined signal-tonoise ratio (SNR) of 24 [45].
Only the LIGO detectors were observing at the time ofGW150914. The Virgo detector was being upgraded,and GEO 600, though not sufficiently sensitive to detect
this event, was operating but not in observationalmode. With only two detectors the source position isprimarily determined by the relative arrival time andlocalized to an area of approximately 600 deg2 (90%credible region) [39,46].
The basic features of GW150914 point to it being
produced by the coalescence of two black holes—i.e.,their orbital inspiral and merger, and subsequent final blackhole ringdown. Over 0.2 s, the signal increases in frequency
and amplitude in about 8 cycles from 35 to 150 Hz, where
the amplitude reaches a maximum. The most plausible
explanation for this evolution is the inspiral of two orbiting
masses, m1 and m2 , due to gravitational-wave emission. At
the lower frequencies, such evolution is characterized by
the chirp mass [11]M¼観測⽅法••••!
"ðm1 m2 Þ3=5c3 5 −8=3 −11=3 _ 3=5π
¼f;f
ðm1 þ m2 Þ1=5 G 96

where f and f_ are the observed frequency and its time
derivative and G and c are the gravitational constant andspeed of light. Estimating f and f_ from the data in Fig. 1,we obtain a chirp mass of M ≃ 30M⊙ , implying that thetotal mass M ¼ m1 þ m2 is ≳70M ⊙ in the detector frame.
This bounds the sum of the Schwarzschild radii of thebinary components to 2GM=c2 ≳ 210 km. To reach anorbital frequency of 75 Hz (half the gravitational-wave
frequency) the objects must have been very close and very
compact; equal Newtonian point masses orbiting at thisfrequency would be only ≃350 km apart. A pair ofweek ending
12 FEBRUARY 2016

次世代(Einstein
Telescope/CosmicExplorer)
FIG. 2. Top: Estimated gravitational-wave strain amplitude
from GW150914 projected onto H1. This shows the fullbandwidth of the waveforms, without the filtering used for Fig. 1.
The inset images show numerical relativity models of the blackhole horizons as the black holes coalesce. Bottom: The Keplerian
effective black hole separation in units of Schwarzschild radii(RS ¼ 2GM=c2 ) and the effective relative velocity given by thepost-Newtonian parameter v=c ¼ ðGMπf=c3 Þ1=3, where f is thegravitational-wave frequency calculated with numerical relativity
and M is the total mass (value from Table I).

超⼤質量BH合体(LISA)

電磁波
宇宙線
ニュートリノdetector [33], a modified Michelson interferometer (seeFig. 3) that measures gravitational-wave strain as a differ重⼒波 重⼒波や⾼Eニュートリノでも宇宙を⾒渡す時代が来る!
ence in length of its orthogonal arms. Each arm is formedby two mirrors, acting as test masses, separated by今年度修⼠学⽣を受け⼊れる教員

本郷柏

名前所属

専⾨分野

吉⽥直紀

物理学教室

天体形成・進化Kipp CANNON

ビッグバン宇宙国際研究センター

重⼒波データ解析

仏坂健太

ビッグバン宇宙国際研究セン
ター

相対論的天体物理浅野勝晃

宇宙線研究所⾼エネルギー現象⾼⽥昌広

数物連携宇宙研究機構

観測的宇宙論

⽥越 秀⾏

宇宙線研究所

重⼒波データ解析

備考研究分野別（ざっくり）

⾼エネルギー天体ンョシレー

ュ
ミ
シ・論
理
基礎 サイエンスデータ

仏坂
相対論的天体、連星合体、重⼒波、キロノバなど突発現象、元素合成、⼀般相対論的シミュレーション

浅野
⾼エネルギー現象、ガンマ線バースト、相対論的ジェット、宇宙線、⾼エネルギーニュートリノ、プラズマ

観測的宇宙論・天体形成
吉⽥
銀河形成、星形成、化学進化、惑星形成、ブラックホール形成、宇宙論的シミュレーション、機械学習

⾼⽥
観測的宇宙論、宇宙模型の検証、
暗⿊物質、暗⿊エネルギー、ニュートリノ模型、データ解析（すばる、LSST）

重⼒波データ解析
Cannon
重⼒波データ解析、連星の起源、ブラックホールの起源

⽥越
重⼒波データ解析、KAGRA、重⼒波波形の理論計算、重⼒波天⽂学

観測的宇宙論・天体形成

観測的宇宙論
•••
•

⼤規模構造
銀河団
星形成史・銀河進化
再電離

天体形成
••
•
•
•

ガスの冷却進化
星形成
惑星形成
連星進化
巨⼤ブラックホール形成

JWSTが活躍中、すばるPFSやLSSTが始まる！

⾼エネルギー現象・重⼒波天体

巨視的物理••
•
•
•
•

超新星
ガンマ線バースト
相対論的ジェット
中性⼦星
ブラックホール
連星合体（重⼒波）

PHYSICAL REVIEW LETTERS6)

微視的物理・放射••••••プラズマ素過程
粒⼦加速（衝撃波、乱流）
ガンマ線・X線・電波
宇宙線（〜1020eV）
ニュートリノ
重元素合成

week ending
12 FEBRUARY 2016

vents have a combined signal-to[45].
tors were observing at the time ofo detector was being upgraded,
not sufficiently sensitive to detectating but not in observational
detectors the source position isby the relative arrival time andf approximately 600 deg2 (90%.
of GW150914 point to it being
scence of two black holes—i.e.,merger, and subsequent final blacks, the signal increases in frequency
8 cycles from 35 to 150 Hz, wherea maximum. The most plausible
ution is the inspiral of two orbiting
to gravitational-wave emission. At
uch evolution is characterized by

LIGO/Virgo/KAGRAが第4期観測中、次世代重⼒波望遠鏡、IceCubeなど
マルチメッセンジャー天⽂学開始!

"FIG. 2.

Top: Estimated gravitational-wave strain amplitude

個別ガイダンス

13:30-15:30

15:30-17:30

柏本郷

宇宙線研（浅野、⽥越）
対⾯ 285講義室
オンラインもあり
カブリIPMU（⾼⽥）
オンライン！
ドッイブリ

6⽉1⽇(⼟) 宇宙線研⼤学院⼊試ガイダンス ハ6⽉7⽇(⾦) カブリIPMUオープンハウス 現地のみ！