スペース重力波アンテナ DECIGO計画 VI 物理学会　＠奈良女子大学 ２００６年９月２０日 川村静児，中村卓史^A^，安東正樹^B^，坪野公夫^B^，瀬戸直樹^C^，沼田健司^D^，田中貴浩^A^，青柳巧介^E^，我妻一博^B^，阿久津智忠^F^，浅田秀樹^G^，麻生洋一^H^，新井宏二，新谷昌人^I^，井岡邦仁^A^，池上健^J^，石川毅彦^K^，石徹白晃治^B^，市耒淨與，伊東宏之^L^，伊藤洋介^M^，井上開輝^N^，植田憲一^O^，榎基宏，戎崎俊一^P^，江里口良治^Q^，大石奈緒子，大河正志^R^，大橋正健^S^，大原謙一^T^，奥冨聡^B^，鎌ヶ迫将悟^B^，河島信樹^U^，神田展行^V^，雁津克彦^A^，木内建太^E^，桐原裕之^B^，工藤秀明^B^，國森裕生^L^，クラウス・ヴェルナー^L^，黒田和明^S^，郡和範^W^，苔山圭以子^X^，古在由秀^Y^，小嶌康史^Z^，小林史歩^AA^，西條統之^AB^，坂井真一郎^K^，阪上雅昭^AC^，阪田紫帆里^X^，佐合紀親^AD^，佐々木節^AE^，佐藤修一，佐藤孝^R^，柴田大^Q^，真貝寿明^AF^，杉山直^AG^，宗宮健太郎^AH^，祖谷元^AI^，高野忠^K^，高橋忠幸^K^，高橋弘毅^AH^，高橋龍一，高橋竜太郎，高森昭光^I^，田越秀行^AD^，田代寛之^A^，谷口敬介^AJ^，樽家篤史^B^，千葉剛^AK^，辻川信二^B^，常定芳基^AL^，徳成正雄^B^，豊嶋守生^L^，内藤勲夫^AM^，中尾憲一^V^，中川憲保^B^，中須賀真一^AN^，中野寛之^AO^，長野重夫^L^，中村康二，西澤篤志^AC^，西田恵里奈^X^，丹羽佳人^AC^，橋本樹明^K^，端山和大^AO^，原田知広^AP^，疋田渉^AE^，姫本宣朗^B^，平林久^K^，平松尚志^A^，福嶋美津広，藤本眞克，二間瀬敏史^AQ^，細川瑞彦^L^，前田恵一^E^，松原英雄^K^，三浦純一^O^，蓑泰志^AR^，宮川治^AR^，三代木伸二^S^，向山信治^B^，武者満^O^，森岡友子^X^，森澤理之^A^，森本睦子，森脇成典^AS^，柳哲文^V^，山崎利孝，山元一広^S^，横山順一^B^，吉田至順^E^，吉野泰造^AM^ 国立天文台，京大理^A^，東大理^B^，UCI^C^，NASA^D^，早大理工^E^，東大天文^F^，弘前大理工^G^，Columbia Univ.^H^，東大地震研^I^，産総研^J^，JAXA-ISAS^K^，NICT^L^，Univ. of Wisconsin^M^，近大理工^N^，電通大レーザー研^O^，理研^P^，東大総合文化^Q^，新潟大工^R^，東大宇宙線研^S^，新潟大理^T^，近大KLC^U^，阪市大理^V^，Harvard-Smithsonian^W^，お茶大理^X^，ぐんま天文台^Y^，広大理^Z^，Liverpool JMU^AA^，Univ. of Southampton^AB^，京大人環^AC^，阪大理^AD^，京大基研^AE^，大工大情報^AF^，名大理^AG^，AEI^AH^，AUTH^AI^，Univ. of Illinois^AJ^，日大文理^AK^，東工大理^AL^，無所属^AM^，東大工^AN^，CGWA^AO^，立教大理^AP^，東北大理^AQ^，Caltech^AR^，東大新領域^AS^

DECIGO DECI-hertz interferometer Gravitational wave Observatory 日本の将来のスペース重力波アンテナ LISAと地上検出器の狭間の周波数帯を狙う 連星からの重力波雑音が小さいため高感度が実現できる 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103 104 LISA DECIGO LCGT 周波数 [Hz]

予備概念設計 ファブリペロー・マイケルソン干渉計 アーム長：1000 km レーザーパワー：10 W レーザー波長：532 nm ミラー質量：100 kg フィネス：10 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

ドラッグフリー衛星と干渉計制御 ミラーと衛星間の変位信号 ローカル 衛星A 衛星B センサー ミラー スラスター アクチュエーター ミラー間の変位信号 スラスター ミラーと衛星間の変位信号 衛星A 衛星B ミラー

DECIGOの目標感度と重力波源

宇宙の膨張加速度の直接計測 膨張 ＋加速？ DECIGO 重力波 連星中性子星 (z～1) 出力 テンプレート (加速していない場合) ストレイン 実際の信号 位相遅れ～1sec (10年の観測) 時間 Seto, Kawamura, Nakamura, PRL 87, 221103 (2001)

DECIGOによる ダークエネルギーの制限 中性子星連星までの距離‐赤方偏移関係から 　モデルに制限⇒加速膨張（超新星と同じ） ・ 距離 チャープシグナルから、直接決定 ・ 赤方偏移 host galaxy, host quasar を特定 角度分解能　～10arcmin （１台） 　　　　　　　　　～10arcsec （３台） at z=1

予備概念設計に対する要求値 [輻射圧以外の力の雑音] 鏡1枚につき 4x10-17 N/Hz (全体で 8x10-17 N/Hz) 安全係数： 3 [周波数雑音] @ 1 Hz 光源（初段の周波数安定化システムを含む）の周波数安定度： 1 Hz/Hz 同相腕共振器長による周波数安定化ゲイン： 105 同相信号除去比： 105 安全係数： 10 [強度雑音] @ 1 Hz 光源の強度雑音： 10-8 1/Hz 差動腕共振器長の残留RMS： 2x10-11 m 安全係数: 10

DECIGO実現へのロードマップ LISA DECIGO 新特定領域 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 予備概念設計 R&D・概念設計・DPF予備設計 高度なR＆D・予備設計 最終設計・試験・製作 観測 新特定領域 DECIGO DPF 試験・製作 観測 DPF Pre-DECIGO 設計・試験・製作 観測 DECIGO Pre- DECIGO LISA LPF ESA主導 LISA 無期限延期 BBO 2020-2025目標 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

特定領域への申請 DECIGOによる重力波天文学の確立へ 特定領域：宇宙空間を利用した低周波重力波天文学の開拓 A02： パルサータイミング A01：DECIGO ア：那須 ア：パスファインダー 同時観測 要　　素　　技　　術　　の　　開　　発 イ： シミュレータ エ： ドラッグフリー カ： 光源 研究協力 ウ： 測距技術 オ： スラスター キ： 周波数安定化 イ：鹿島 クワイヤーメント・インターフェース X00： 総括班 理論予想・データ解析 理論予想・データ解析 調整 A03：理論・解析 ア： 理論 イ： シミュレーション ウ： データ解析

DPFの目的 DECIGOのための宇宙実証試験 低周波の重力波観測 衛星のドラッグフリー制御 レーザー光源とその安定化システム レーザー干渉計(FP共振器)制御 クランプ・リリース機構 低周波の重力波観測 BH準固有振動（105Msun, 1Mpc） 中間質量BH連星の合体（103Msun, 10kpc）

DPF 予備概念設計 コスト・開発期間 打ち上げ 共振器：l=10cm, M=1kg, F=100 レーザー：P=100mW, 倍波 衛星：(70cm)立方、100kg コスト・開発期間 ８億円、５．５年 打ち上げ JAXAの小型衛星打上げ公募

地上シミュレータ フリーフォール状態を繰り返し実現 0.1Hz以上で高感度の実現 力の雑音、クランプリリース ～2 m フリーフォール領域 上下に振動 ～2 m 変位 ～1 sec リリース ホールド リリース ホールド リリース ホールド 時間

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 特定領域への申請をする 要素技術の開発と、パスファインダーによる実証試験