スペース重力波アンテナ DECIGO計画 X （設計・計画） 物理学会　＠北海道大学 ２００７年９月２１日 川村静児，安東正樹^A^，瀬戸直樹，中村卓史^B^，坪野公夫^A^，田中貴浩^B^，船木一幸^C^，沼田健司^D^，佐藤修一，神田展行^E^，高島健^C^，井岡邦仁^B^，青柳巧介^F^，我妻一博^A^，阿久津智忠^G^，阿久津朋美^H^，浅田秀樹^I^，麻生洋一^J^，新井宏二，荒瀬勇太^G^，新谷昌人^K^，池上健^L^，石川毅彦^C^，石崎秀晴，石徹白晃治^A^，石原秀樹^E^，市來淨與^A^，伊東宏之^M^，伊藤洋介^N^，井上開輝^O^，植田憲一^P^，歌島昌由^Q^，榎基宏^R^，戎崎俊一^S^，江里口良治^T^，大石奈緒子，大河正志^U^，大橋正健^H^，大原謙一^V^，奥冨聡^A^，小野里光司^A^，鎌ヶ迫将悟^A^，河島信樹^W^，川添史子^X^，雁津克彦^B^，木内建太^F^，岸本直子^C^，桐原裕之^A^，工藤秀明^A^，國中均^C^，國森裕生^M^，黒田和明^H^，小泉宏之^Y^，洪鋒雷^L^，郡和範^Z^，穀山渉^A^，苔山圭以子^X^，古在由秀^AA^，小嶌康史^AB^，固武慶，小林史歩^AC^，西條統之^AD^，坂井真一郎^C^，阪上雅昭^AE^，阪田紫帆里^X^，佐合紀親^AD^，佐々木節^AF^，佐藤孝^U^，柴田大^T^，真貝寿明^AG^，杉山直^AH^，諏訪雄大^A^，宗宮健太郎^AI^，祖谷元^AJ^，高野忠^C^，高橋走^A^，高橋慶太郎^AF^，高橋忠幸^C^，高橋弘毅^AI^，高橋龍一^AH^，高橋竜太郎，高森昭光^K^，田越秀行^AK^，田代寛之^B^，谷口敬介^AL^，樽家篤史^A^，千葉剛^AM^，辻川信二^AN^，常定芳基^AO^，徳田充^E^，徳成正雄^A^，豊嶋守生^M^，内藤勲夫^AP^，中尾憲一^E^，中川憲保^A^，中須賀真一^Y^，中野寛之^AQ^，長野重夫^M^，中村康二，中山宜典^AR^，西澤篤志^AE^，西田恵里奈^X^，西山和孝^Q^，丹羽佳人^AE^，橋本樹明^C^，端山和大^AS^，原田知広^AT^，疋田渉^AK^，姫本宣朗^A^，平林久^Q^，平松尚志^A^，福嶋美津広，藤田龍一^AK^，藤本眞克，二間瀬敏史^AU^，細川瑞彦^M^，堀澤秀之^AV^，前田恵一^F^，松原英雄^C^，蓑泰志^AW^，宮川治^AW^，三代木伸二^H^，向山信治^A^，武者満^P^，森岡友子^A^，森澤理之^B^，森本睦子^C^，森脇成典^AX^，柳哲文^E^，山川宏^AY^，山崎利孝，山元一広，横山順一^A^，吉田至順^F^，吉野泰造^AP^ 国立天文台，東大理^A^，京大理^B^，JAXA-ISAS^C^，NASA^D^，阪市大理^E^，早大理工^F^，東大天文^G^，東大宇宙線研^H^，弘前大理工^I^，Columbia Univ.^J^，東大地震研^K^，産総研^L^，NICT^M^，Univ. of Wisconsin^N^，近大理工^O^，電通大レーザー研^P^，JAXA^Q^，東経大経営^R^，理研^S^，東大総合文化^T^，新潟大工^U^，新潟大理^V^，近大KLC^W^，お茶大理^X^，東大工^Y^，Lancaster Univ.^Z^，ぐんま天文台^AA^，広大理^AB^，Liverpool JMU^AC^，Univ. of Southampton^AD^，京大人環^AE^，京大基研^AF^，大工大情報^AG^，名大理^AH^，AEI^AI^，AUTH^AJ^，阪大理^AK^，Univ. of Illinois^AL^，日大文理^AM^，群馬高専^AN^，東工大理^AO^，無所属^AP^，RIT^AQ^，防大^AR^，CGWA^AS^，立教大理^AT^，東北大理^AU^，東海大工^AV^，Caltech^AW^，東大新領域^AX^，京大生存研^AY^

DECIGO関係のトーク X 設計・計画 川村, D-WG XII パスファインダー 安東, D-WG XI サイエンス 瀬戸, D-WG レーザー開発 電通大 データチャレンジ 阪市大他 その他

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 10-24 10-22 10-20 LISA 地上検出器(e.g. LCGT) Strain [Hz-1/2] DECIGO 白色矮星連星からの重力波雑音 10-4 10-2 100 102 104 Frequency [Hz]

予備概念設計 光共振器を使う 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 干渉計３台 光共振器 光検出器 光共振器 レーザー 光検出器 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の狙う重力波源とサイエンス 巨大ブラックホール 形成のメカニズム解明 詳しい話⇒ 瀬戸’s Talk ダークエネルギーの制限 インフレーションの検証 ダークエネルギーの制限 フォアグラウンドの除去

力の雑音とセンサーノイズに対するリクワイヤーメント（LISA，LCGTとの比較） ストレインでほぼ同じ, 距離: 1/5000, 鏡の質量: 100 センサーノイズ: LCGTより30倍ゆるい ストレインでほぼ同じ, ストーレッジタイム: 30)

衛星と鏡の相対位置に対する リクワイヤーメント 衛星の（相対）変位雑音： < 1x10-10 mHz-1/2 @0.1 Hz 衛星-鏡間のカップリング（相対変位から鏡の加速度）： K=10-8 s-2　（DPFより2桁厳しい値） 鏡の加速度雑音：< 1x10-18 ms-2Hz-1/2 @0.1 Hz 太陽輻射圧による衛星の（相対）変位雑音： 5x10-11 mHz-1/2 @0.1 Hz (衛星質量500kg，照射面積 4 m2を仮定) スラスターによる衛星の（相対）変位雑音： 2x10-9 mHz-1/2 @0.1 Hz 低周波の衛星の（相対）変位： < 0.1 mm ⇒重力場の影響、スラスターノイズの特性などを考慮して、ドラッグフリー・ゲインの周波数特性を設定する必要がある

感度を上げる必要性 インフレーションからの重力波をより確実に受けるには感度を数倍上げる必要がある？ パラメターの最適化が必要 感度の向上と技術的難しさの評価が必要 基線長: 長くすると、ストレインに対しては得だが、光のロスが大きくなる 鏡のサイズ: 大きくすると光のロスを小さくできる 鏡の質量: 大きくすると輻射圧雑音を低減できる

ロードマップ DICIGOパスファインダー (DPF)  安東’s Talk Pre-DECIGO DECIGO Mission 2007 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Mission Objectives 要素技術の実証試験 最小限のスペックで 重力波検出 衛星間共振器の実現 重力波天文学の発展 Scope 衛星１台 アーム１本 衛星３台 干渉計１台 干渉計３台 ×４ユニット R&D 製作 R&D 製作 R&D 製作 DICIGOパスファインダー (DPF)  安東’s Talk Pre-DECIGO DECIGO

佐藤 (国立天文台), 神田 (阪市大), 高島 (ISAS), 井岡 (京大理) DECIGO暫定組織 代表：川村 (国立天文台) 副代表: 安東 (東大理) 運営委員会 川村 (国立天文台), 安東 (東大理), 瀬戸 (国立天文台), 中村 (京大理), 坪野 (東大理), 田中 (京大理), 船木 (ISAS), 沼田 (Merryland), 佐藤 (国立天文台), 神田 (阪市大), 高島 (ISAS), 井岡 (京大理) Pre-DECIGO 佐藤(国立天文台) 検出器 沼田 (Merryland) 安東 (東大理) サイエンス・データ 田中 (京大理) 瀬戸 (国立天文台) 神田 (阪市大) 衛星 船木 (ISAS) デザインフェーズ DECIGO パスファインダー リーダー:安東 (東大理) 副リーダー:高島 (ISAS) ミッションフェーズ 検出器 安東 (東大理) レーザー 植田 (電通大) 武者 (電通大) ハウジング 佐藤 (国立天文台) ドラッグフリー 森脇 (東大新領域) 坂井 (ISAS) スラスター 船木 (ISAS) バス 高島 (ISAS) データ 神田 (阪市大)

現状 平成１９年度特定領域研究 (DECIGO R&DとDPFの製作およびパルサータイミング, ２２億円, ６年計画)：非採択 平成２０年度新学術領域研究(DECIGO及びDPFのR&D, １０億円？, 5-6年計画)：申請予定 DECIGOパスファインダー・ワーキンググループ：JAXA/ISASの小型衛星ワーキンググループとして正式に承認 平成１９年度小型衛星戦略経費(DPFのためのR&D, ７５０万円, １年計画)：採択

まとめ DECIGOにより非常に頻度の高い重力波検出が可能となる それによりさまざまな新しいサイエンスが得られる パスファインダーは順調な滑り出し グループ全体の活動をサポートするような大型予算の獲得が必須