スペース重力波アンテナ DECIGO計画 IV

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1 スペース重力波アンテナ DECIGO計画 IV
物理学会　＠大阪市立大学 ２００５年９月１５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^，長野重夫，田中貴浩^A^，石川毅彦^D^，植田憲一^E^，武者満^E^，佐藤孝^F^，細川瑞彦^G^，沼田健司^H^，平林久^D^，高野忠^D^，藤本眞克，樽家篤史^B^，姫本宣朗^B^，柳哲文^I^，中尾憲一^I^，原田知広^A^，井岡邦仁^A^，佐合紀親^J^，疋田渉^K^，佐藤修一，苔山圭以子^L^，福嶋美津広，國森裕生^G^，山崎利孝，大河正志^F^，橋本樹明^D^，青柳巧介^M^，我妻一博^N^，阿久津智忠^B^，浅田秀樹^O^，麻生洋一^B^，新井宏二，新谷昌人^P^，池上健^Q^，石徹白晃治^B^，市耒淨與，伊藤洋介^R^，井上開輝^S^，江里口良治^T^，大石奈緒子，大橋正健^N^，大原謙一^U^，奥冨聡^N^，鎌ヶ迫将悟^N^，河島信樹^S^，川村麻里^U^，神田展行^I^，雁津克彦^A^，木内建太^M^，工藤秀明^B^，黒田和明^N^，郡和範^V^，古在由秀^W^，小嶌康史^X^，小林史歩^Y^，西條統之^Z^，阪上雅昭^AA^，阪田紫帆里^L^，佐々木節^K^，柴田大^AB^，真貝寿明^AC^，杉山直，祖谷元^M^，高橋弘毅^I^，高橋龍一，高橋竜太郎，田越秀行^J^，田代寛之^A^，谷口敬介^AD^，千葉剛^AE^，辻川信二^B^，常定芳基，徳成正雄^N^，内藤勲夫，中野寛之^I^，中村康二，西澤篤志^AA^，丹羽佳人^AA^，野沢超越^U^，端山和大，平松尚志^B^，二間瀬敏史^AF^，前田恵一^M^，松原英雄^D^，水澤広美^U^，蓑泰志^C^，宮川治^C^，三代木伸二^N^，向山信治^B^，森澤理之^K^，山元一広^N^，横山順一^B^，吉田至順^M^，吉野泰造^AG^ 国立天文台，京大理^A^，東大理^B^，Caltech^C^，JAXA-ISAS^D^，電通大^E^，新潟大工^F^，NICT^G^，NASA^H^，阪市大理^I^，阪大理^J^，京大基研^K^，お茶大人間文化^L^，早大理工^M^，東大宇宙線研^N^，弘前大理工^O^，東大地震研^P^，産総研^Q^，Univ. of Wisconsin^R^，近大理工^S^，東大総合文化^T^，新潟大理^U^，Harvard-Smithsonian Center^V^，ぐんま天文台^W^，広島大理^X^，Penn. State Univ.^Y^，Observatoire de Paris^Z^，京大総合^AA^，東大総合文化^AB^，稲盛財団^AC^，Univ. of Illinois at Urbana-Champaign^AD^，日大文理^AE^，東北大理^AF^，無所属^AG^

2 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 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 10-18 10-24 10-22 10-20 LISA 地上検出器(e.g. LCGT) Strain [Hz-1/2] DECIGO 10-4 10-2 100 102 104 Frequency [Hz]

3 DECIGOの目的 LISAの帯域から出て行った連星からの重力波の検出 地上干渉計の帯域に入る前の連星からの重力波の検出
地上検出器への予報 中規模質量ブラックホールの合体からの重力波の検出 巨大ブラックホール形成の謎 宇宙初期からの重力波 高感度の実現によりチャンスあり 全く新しい重力波源 新しい窓 全く新しい物理 宇宙膨張加速度の直接計測など

4 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 ドラッグフリー衛星

5 目標感度 輻射圧雑音 ショットノイズ

6 設計思想 同様のスペックを持つトランスポンダ型検出器（アーム長5万km）と比較
最高感度が高い（中性子星連星を合体前１年観測すると、SN～600 at 100Mpc；トラポン型の7倍） 低周波ではコンフュージョン・ノイズにより感度が制限される

7 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 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 1 Hz 光源の強度雑音： /Hz 差動腕共振器長の残留RMS： 2x10-11 m 安全係数: 10

8 光共振型とドラッグフリー 便宜上、 重力（波）・ドラッグ：右から 人工的な力：左から 表す 衛星A 衛星B 反ドラッグA 反ドラッグB
（フィードバック有り） 　　　　ミラーB （フィードバック無し） ドラッグA 重力（波）B 距離一定 ドラッグB 重力（波）A 重力（波）A 重力（波）B 重力（波）A重力（波）B 便宜上、 重力（波）・ドラッグ：右から 人工的な力：左から 表す 重力（波）A重力（波）B

9 軌道と配置 配置（デフォルト） 軌道（オプション） 六芒星（ストカスティックに対して感度を上げる）
遠くの２つの正三角形（角度分解能を上げる） 軌道（オプション） 太陽周回、ラグランジェポイント、地球周回 考慮すべきポイント 上記複数配置の要請との両立 アーム長を一定に保つための推力の確保 エネルギーの供給

10 DECIGOの位置づけ 過去　　現在　　もうすぐ　　将来 TAMA LCGT 1st Priority DECIGO

11 DECIGO実現へのロードマップ LISA DECIGO 新特定
予備概念設計 R&D・概念設計・PF1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 DECIGO PF-1 試験・製作 観測 PF -1 PF-2 設計・試験・製作 観測 DECIGO PF -2 LISA LPF ESA主導 LISA 遅れる可能性大 BBO 目標

12 新特定研究の目的 DECIGOの概念設計を決定する - 予備概念設計の要求値を満たす要素技術の開発 PF-1の開発・予備設計
- それを地上シミュレータ等で総合的に検証 - その結果に応じてDECIGOの概念設計を決定する PF-1の開発・予備設計 PF-2の目的の確立および概念設計 先進的技術の開発

13 まとめ DECIGOは重力波雑音がない帯域を狙うため著しく感度を高めることが可能
新特定での研究でR&Dを行いDECIGOの概念設計を決める