ywvzkuxt

真貝寿明（大阪工大）
http://www.oit.ac.jp/is/~shinkai

38zopcfiw
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38f9 38nrl –9tskn
2018/9/21 天文学会 ＠ 兵庫県立大学upc0 &)gt

̶
i
9 2 56497

ywvzkuxt

真貝寿明（大阪工大）

MRE O AMERA AER N
BORICA ARRICE 4 NC

N

光格子時計を宇宙空間に3機配置して，ドップラー追跡法による重力波検出
岩波「科学」2017-12
Int. J. Mod. Phys. submitted戎崎俊一（理研）
香取秀俊（東京大/理研）
牧野淳一郎（神戸大/理研）
野田篤司（JAXA）
真貝寿明（大阪工大）
玉川徹（理研）http://www.oit.ac.jp/is/~shinkai

38zopcfiw
r eww

38f9 38nrl –ABtskn2018/9/21 天文学会 ＠ 兵庫県立大学upc0 &)gt

̶
i
9 2 56497

ywvzkuxt

真貝寿明（大阪工大）

MRE O AMERA AER N
BORICA ARRICE 4 NC

N

http://www.oit.ac.jp/is/~shinkai

光格子時計を宇宙空間に3機配置して，ドップラー追跡法による重力波検出
岩波「科学」2017-12
Int. J. Mod. Phys. submitted戎崎俊一（理研）
香取秀俊（東京大/理研）
牧野淳一郎（神戸大/理研）
野田篤司（JAXA）
真貝寿明（大阪工大）
玉川徹（理研）

伊能忠敬(1745-1818)

38f9 38nrl –ABtskn2018/9/21 天文学会 ＠ 兵庫県立大学

̶i
9 2 56497

̶oU[–rL K[ UMergerRingdown

Inspiral

http://rhcole.com/apps/GWplotter/(& . &/ (14̶oU[–rList of Detected GW events

L K[ Uref.

M1+M2=Mf,

Mdiﬀ/Mtotal

36.2+29.1=62.3+3.0

GW150914

PRL116, 061102

LVT151012(2016/2/11)

GW151226

PRL116, 241103

14.2+7.5=20.8+0.9

GW170104

PRL118, 221101

31.2+19.4=48.7+1.9

GW170608

ApJ 851, L35

12+7=18.0+1.0

GW170814

PRL119,141101

30.5+25.3=53.2+2.6

GW170817

PRL119, 161101

1.36〜1.60 + 1.17〜1.36(2016/2/11)(2016/6/15)(2017/6/1)(2017/12/18)(2017/10/6)(2017/10/16)

4.59%

23+13=35+1.5
2.78%
4.15%
3.75%
5.2%

4.66%

= 2.74 + ?

spina̲ﬁnal
0.68
0.66
0.74
0.64
0.69
0.70?

Mpc
z

410Mpc0.09

1000Mpc
0.20

440Mpc0.09

880Mpc0.18

340Mpc0.07

540Mpc0.11

40Mpc

SNRdeg^2

23.7

600

9.7
13.0

850

13

1300

13

520

18

60

32.4

28

https://www.ligo.caltech.edu/image/ligo20171016a(& . &/ (15̶oU[–rL K[ UHalo
Gas Cloud

Massive
Stars

BHs

GlobularCluster

GalaxyRees, M.J. 1978. Observatory 98: 210(& . &/ (1IMBHs

SMBHs

Ebisuzaki +, ApJ, 562, L19 (2001)6̶oU[–rL K[ U

銀河にはいくつBHがあるのか?

宇宙にはいくつ銀河があるのか?

宇宙にBH合体はいくつ生じるか

我々は1年間にいくつ観測できるか

重力波で観測可能な距離 ?
ground-base / space

宇宙モデル?

BH spin? Signal-to-Noise?
(& . &/ (17̶) C M]

F–r1

★1つの銀河内のBH合体数の見積もり
巨大分子雲質量関数
分子雲成長の最大核

図F

銀河SMBHと銀河質量関係

等質量BHのヒエラルキー合体★宇宙全体の銀河分布の見積もり

SNR = 10

ハローモデルによる銀河質量分布

Event Rate [1/yr]

100

星形成率の時間進化★標準宇宙膨張モデル★BH合体のリングダウンモード★第2世代地上重力波干渉計 KAGRA(& . &/ (peak at 60M

5010165-210/yr

5range 36M-230M

10.5

1050100500

1000

5000

104

BH mass (final BH) [M ]18

Event Rates at bKAGRA/aLIGO
Inoue+ MNRAS461(16)4329

Kinugawa+ MNRAS456(15)1093

70-140 /yr

6-400 /Gpc^3/yr

SNR = 10
Event Rate [1/yr]

100

LIGO group

PRX6(2016)041015

peak at 60M

5010165-210/yr

5range 36M-230M

10.51050100500

1000

BH mass (final BH) [M ]50001049

<latexit sha1_base64="5pN7MY4zB3DFNlfIFPZCHrTwzcc=">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</latexit>phn (f ) = f Sn (f )̶uʼ((,��-��

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LISA+N M

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▲

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���(INO▼▲▲◆◆■●◆(■■( (●���( )MUK G aH14̶+u–rx★1つの銀河内のBH合体数の見積もり
巨大分子雲質量関数
分子雲成長の最大核

銀河SMBHと銀河質量関係

等質量BHのヒエラルキー合体あるM以下のBHは M-1 を仮定しない★宇宙全体の銀河分布の見積もり

ハローモデルによる銀河質量分布
星形成率の時間進化★標準宇宙膨張モデル★BH合体のリングダウンモード★第2世代地上重力波干渉計 KAGRA(& . &/ (インスパイラル
宇宙空間 LISA, DECIGO, INO

115̶+u–rx★1つの銀河内のBH合体数の見積もり
巨大分子雲質量関数
分子雲成長の最大核

銀河SMBHと銀河質量関係等質量BHのヒエラルキー合体
1012Msun galaxyn(M)巨大分子雲質量関数107

分子雲成長の最大核10410等質量BHのヒエラルキー合体
11010100102(& . &/ (10001031104104105106M16̶+u–rx★1つの銀河内のBH合体数の見積もり
巨大分子雲質量関数
分子雲成長の最大核

銀河SMBHと銀河質量関係

等質量BHのヒエラルキー合体
60M, 100M以下のBHは M-1 を仮定しない

n(M)1012Msun galaxy

巨大分子雲質量関数107

分子雲成長の最大核
104

銀河全体のBH分布(必要)数を考えると，100M以下の分布関数の変更は，100M以上の分布関数に影響しない．

10等質量BHのヒエラルキー合体
11010100102(& . &/ (1000103
1104104105106M17̶+u–rx★1つの銀河内のBH合体数の見積もり
巨大分子雲質量関数
分子雲成長の最大核

銀河SMBHと銀河質量関係z
BH mass等質量BHのヒエラルキー合体

60M, 100M以下のBHは M-1 を仮定しない★宇宙全体の銀河分布の見積もり

ハローモデルによる銀河質量分布検出器のノイズカーブが与えられたら，観測可能距離Dが，シグナルノイズ比ρに応じて決まる

星形成率の時間進化★標準宇宙膨張モデル★BH合体のインスパイラルモード★宇宙空間 LISA, DECIGO, INO(& . &/ (観測可能距離Dが決まれば，観測されるイベントレート・質量プロファイルが決まる
118

̶

+–

AB 1 U[M WSIUM[Ir

AM[N BW[ KIS I[[ KM 6S K

戎崎俊一（理研），香取秀俊（東京大/理研）, 野田篤司（JAXA）,牧野淳一郎（神戸大/理研），真貝寿明（大阪工大/理研），玉川徹（理研）
L4Sun

L1Earth

光格子時計
原子をレーザーの定在波の腹に捕獲多数原子の遷移周波数を読み取る
超分極と多重極効果を相殺する魔法周波数
光格子時計はL5

Sun beam

cableorwireless

Δt/t = 10-19 を視野に入れる

基線長 1AU，ドップラー追跡
時間の進み方を比較することで重力波検出
ｘ干渉計，ｘドラッグフリー航法
現在の技術で，Cassiniよりも3桁よい感度が可能

solar panel
as a parasol

岩波科学2017-12
IJMPD submittted
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optical latticeclock(& . &/ (119̶

–rg+

AB

7 WWSM [ IK UO N 6I

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3x10-15
10-4 Hz
6I

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UO BW[ KIS I[[ KM 6S K

LM[MK[IJSM L [IUKM
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104
106
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UO BW[ KIS I[[ KM 6S K

LM[MK[IJSM L [IUKM
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UO BW[ KIS I[[ KM 6S KLISA

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detectable distance [Mpc]

LM[MK[IJSM L [IUKM

q=0.2

1702.00786

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S/N=10event rate [/yr]INO-c

S/N=101

0.01

S/N=100

10-4

10-4

S/N=100
100

102

19.1/yr

104

104

106

106

BH mass [Msun]

0.35/yr

108

100

108

102

for S/N=10(& . &/ (119.2/yr

104

106

108

104

106

108

BH mass [Msun]

29.8/yrfor S/N=1027

̶gD–rI389 38in̶

Event Rate [/year] (z<5)

eLISA

–
rkn

B-DECIGO

1000

1000

100

100

INO-d

S/N=10

S/N=100

S/N=100104

1061080.01104

100

BH mass [Msun]

S/N=10(range: 550M-3.8x105M)
6/year(range: 5.5x103M-3.3x104M)

–

u103
106

108

100

BH mass [Msun]

520/year

S/N=3010-4

S/N=1000.10

100

S/N=300.01

10.100.01

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