広島大学・宇宙科学センター
吉田道利

2015/11/12

大学間連携ワークショップ1

質量を持つ物体は空間をゆがめる。その物体が運動をすると、周りのゆがんだ空間が波のように広がる  一般相対論

重力波の直接検出• 一般相対論の検証• 強い重力場での物理• 重力波天文学の創生
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大学間連携ワークショップ

重力波のイメージ2中性子連星PSR1913+16の発見（1974年）。
 その連星運動から強い重力波が発生していたら、連星の公転周期が短くなるはず。
 PSR1913+16の公転周期の変化を観測公転周期の短縮が、重力波が原因であると仮定して得られる理論的な予想と一致（1979年）


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大学間連携ワークショップ

PSR1913+16の公転周期の変化

重力波放射理論による予測

Hulse and Taylor (1979)3



レーザー干渉計（マイケルソン干渉計）
タイプが主流マイケルソン干渉計

鏡

ビームスプリッター
レーザー光源鏡

光検出器
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大学間連携ワークショップ

42015/11/12

大学間連携ワークショップ

54km×4km 重力波望遠鏡 （2015年末から運用開始）

LIGO ハンフォード（ワシントン州）
LIGO リビングストン（ルイジアナ州）
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大学間連携ワークショップ6

3km×3km 重力波望遠鏡
イタリア・ピサ郊外 （2016年から運用）

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7神岡鉱山（岐阜県）

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3km×3km重力波望遠鏡 （2017年から運用）

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8最新鋭の重力波望遠鏡の性能

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9建設中のLIGO、Virgo、KAGRA
なら中性子星合体からの重力波を200Mpcまで観測することができる
1年に10回程度重力波をとらえられるようになる！

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Searching for EM
counter part is crucial
for understanding thenature of GW sources

短時間
ガンマ線バースト?
光赤外・電波

Kilonova

Metzger & Berger 2012

The most promising GW
sources  NS-NS merger

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Optical, NIR and X-ray light curves of GRB130603B.
NR Tanvir et al. (2013)

Kilonova models
ejecta mass
10-1 M
10-2 M
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ブラックホール・中性子星合体 400Mpc
中性子星・中性子星合体 200Mpc

カラー進化でSNと弁別できる
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文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」
2012年度～2016年度
研究代表者：中村卓史（京都大学基礎物理学研究所教授）
KAGRAのデータ解析チーム（A04）を中心に、・X線ガンマ線追跡観測チーム（A01）・光赤外電波追跡観測チーム（A02）
・ニュートリノ追跡観測チーム（A03）
・理論研究チーム（A05）
が協力して、重力波の追跡観測体制を構築
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大学間連携ワークショップ

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Overview of the project

A01A04
A02

A05

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大学間連携ワークショップ

A03

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重力波発生源の正体をあきらかに

重力波望遠鏡での重力波検出
多数の望遠鏡を使って追跡観測
重力波検出情報
LIGO/Virgo/KAGRA

アラート

広視野観測
対応現象の候補発見→他の望遠鏡に通知

X線ガンマ線衛星
iWF-MAXI、
HiZ-GUNDAM

連携

ニュートリノ観測.
電波望遠鏡

連携

理論的研究
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木曽超広視野カメラCamera

OAO IR WFC

多波長観測

多モード観測詳細な研究多波長同定

詳細な追跡ニュージーランド
広視野カメラ放射メカニズム研究

距離測定
放射メカニズムの研究

IRSF

多地点観測

かなた

miniTAO

長時間追跡すばる

京大 3.8m望遠鏡

時間変動、現象の変化
HinOTORI 50cm
大学間連携ワークショップ

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Japanese collaboration ofGravitational wave Electro-Magnetic
follow-up observations
 新学術領域A02の拡張
 日本の光赤外電波望遠鏡を結集

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J-GEM の概要
日本および世界に散らばる日本の望遠鏡群のネットワーク
重力波対応現象の探索•

主な観測能力:5 deg2 opt. imaging w/ 1m
1 deg2 NIR imaging w/ 1m
opt-NIR spectroscopy w/ 1–8m
opt-NIR polarimetry•••★
50cm 望遠鏡(広島大学 2016)••★
3.8m 望遠鏡(京都大学 2018)★
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すばる望遠鏡

★

TAO(東京大学 2018)★
IRSF (名古屋大学)@ 南アフリカ

1m 木曽シュミット望遠鏡（東大）
TOMOEカメラ 20平方度
1.5m かなた望遠鏡 （広大）50cm MITSuME望遠鏡（国立天文台）
91cm 広視野赤外線望遠鏡（国立天文台）2m なゆた望遠鏡（西はりま）
32m 電波望遠鏡（山口大）

MOA-II (名古屋大学)@大学間連携ワークショップ
ニュージーランドminiTAO (東京大学)@ チリ
18

LIGO first run (O1) ：2015年9月18日スタート 4ヶ月間
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大学間連携ワークショップ

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2015/11/12

大学間連携ワークショップ

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1.

LIGO/Virgo schedule
yearduration

telescope burst

BNSlocalization2015

3 months

LIGO

40-60 Mpc

40-80 Mpc

100-500 deg2

2016-17

6 months

LIGO

60-75 Mpc

80-120 Mpc

50-100 deg2

Virgo

20-40 Mpc

20-60 Mpc

50-100 deg2

LIGO

75-90 Mpc

120-170 Mpc

20-50 deg2

Virgo40-50 Mpc

60-85 Mpc

20-50 deg2

2017-182.

9 months

Timeline of LIGO First Observing Run (O1):
Sep.14 – Dec.13 (tentative) + Virgo short run (Oct.12)
LIGO duty cycle: < 80 %3.

GW alert will be issued as VOEvent through
GCN/TAN2015/11/12

大学間連携ワークショップ

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KWFC 5min

HSC 5min2015/11/12

大学間連携ワークショップ22（とりあえずLIGO O1対応）

Blind survey

10 deg2 – 100 deg2 blind survey within GW errorarea
 Wide field facility: KWFC, OAO-WFC, HSC
 1-2 colors with short exp-time (< 5 min) survey at least 2 times visit with an interval of a few daysTargeted observation

Select target galaxies using nearby galaxy catalogs
 Kyoto IFU-KOOLS, Kanata, Nayuta, MOA andIRSF, and Subaru S-Cam, FOCAS, and MOIRCS
 2 colors with short exp-time (～5 min) per onegalaxy

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大学間連携ワークショップ

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LIGO/Virgoから提供されるskymap

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大学間連携ワークショップ

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次の大学間連携（光赤外＋電波）で重力波電磁波対応天体探査をターゲットに J-GEMと今の大学間連携が合体して新たな連携研究に発展させる
 重力波対応天体の探査には、幅広いパラメータ空間（位置、明るさ、時間）を埋めていく観測が必要  多地点・多モード・多波長＋多様性（中小口径～大口径）がキーワードとなる

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大学間連携ワークショップ25



重力波の検出とその放射機構の解明


一般相対論の検証、強い重力場での物理解明、重力波天文学の創生

次世代重力波望遠鏡（LIGO、Virgo、KAGRA）が2016～2018に立ち上がる＜200MpcまでのNS-NS合体が検出可能 ～10イベント／年


重力波望遠鏡の位置決定精度～10－100平方度  重力波
放射現象の正体を知るには、電磁波対応天体の同定が極めて重要
 光赤外追跡観測  広視野撮像＋ターゲット追跡（近傍銀河探索）＋多波長連携（X線ガンマ線）
 J-GEMと大学間連携を合体、発展させて重力波対応天体の観測ネットワーク構築
2015/11/12

大学間連携ワークショップ

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