瀬戸直樹 (京大理) 2009.4.23 第7回スペース重力波アンテナDECIGOワークショップ 国立天文台

内容 Introduction：～１Hz ①初期宇宙からの背景GW ②連星のforegroundとcleaning 他のサイエンス まとめ ③Dark energy ④Intermediate mass black hole (IMBH) まとめ

~1Hzの概観 h~10-23~-24 1Hz LISA LIGO,VIRGO,LCGT DECIGO DECIGO 2nd generation DECIGO h~10-23~-24 DECIGO correlation 1Hz

周波数 (f~1Hz） LISA 高密度; compact binaries (NS, stellar mass BH, IMBH,…) WD+WD confusion e.g. Farmer & Phinney 03 DECIGO DECIGO correlation NS+NSなど

Signal duration (binaries) 回転数大(~108) 、周波数変化 1yr NS+NS@z=1 transient NS+NS Foreground with R~105/yr (R/f)1/2 stationary

Deep Window for GWs from Early universe? Individual NS+NS DECIGO correlation Their foreground (to be removed) Inflation?

具体的なテーマ ③Dark Energy with ~105binaries ④IMBH evolution ②連星信号の消去 ①初期宇宙から の背景重力波

①Stochastic GW background 　検出困難 初期宇宙からの化石が見つかるかも!! NASA

インフレーションからのGW インフレーションの重要な予言のひとつ 起源: 量子揺らぎ インフレーションのエネルギースケール ΩGW~const @ f>10-16Hz (equal time) 0.1Hz: Largely different scale from CMB scale

の感度がほしい Smith et al.2006

微弱な背景GW: 相関解析が有効 DECIGOの目標感度 2台の干渉計 DECIGO (fTobs)1/4 ΩGWの他には? correlation (fTobs)1/4 2台の干渉計 LISAは対称性から× ΩGWの他には?

② Foreground cleaningが不可欠! GW 天文学の特性 Individual NS+NS @z=1 NS,BH binaries NS+NS合体率: R~(10/yr)x(10Gpc/300Mpc)3~105/yr~10-3/sec 他の可能性 popIII SNe,…..? (might be a problem) NS+NSの寄与を差っ引けるか?

原理的には, Yes (合計パラメータ数)/(データ量) ~(R x Tobs x n) / (f x Tobs) mass, direction,… ~10-3 101 /1=10-2<<1

現実には… 回転数大;~108 膨大なテンプレート必要 コヒーレント積分; 困難 感度や軌道の設定も慎重に ~1040個 for 1yr-積分 コヒーレント積分; 困難 Moore則を~2020まで外挿しても 効果的な方法の開発が不可欠 LISA(WD+WD, EMRI), LIGO-blind pulsar search mock LISA data challenge, Einstein@home,... 感度や軌道の設定も慎重に ソース向きや偏光、継続時間 評価中 Cuter&Harms 06 (for BBO)

③NS+NSを天文の道具に 特徴 応用 膨大な数がある: ~105/yr 正確な時計 SNR: redshift z依存性弱い 光度距離（dL）が第一原理から求まる GWの方向決定精度: 3台で~1min2 Short GRB? or EMW counterpart redshift estimation 応用 dL-z relation ダークエネルギー Probes for high redshift universe

④GWs from BH (stellar, intermediate mass) IMBH:よく分からん レート、生成、進化? z>>1でも高いSNRで検出可能 1000+1000Msun@z=1: SNR>103 IMBHsの合体史 SMBHの形成も解明? BH+NS 相対論の検証

まとめ DECIGOで面白いサイエンスが出来る 初期宇宙からのGWを狙う Foreground cleaning が本質的に重要!! 1Hz: (potential) deep window for GWs インフレーション起源(?), …. Foreground cleaning が本質的に重要!! LISA (WD+WD,EMRI), Ground-base (unknown pulsars) NS+NS: ~105非常に正確な時計 宇宙論や天文学の道具に IMBHs and more