GW<sub>150914</sub>のような連星ブラックホールの天体物理学的,あるいは宇宙論的起源を決定するためのPre-DECIGOによる決定的な証拠探し

NAKAMURA Takashi; ANDO Masaki; ANDO Masaki; ANDO Masaki; KINUGAWA Tomoya; NAKANO Hiroyuki; EDA Kazunari; EDA Kazunari; SATO Shuichi; MUSHA Mitsuru; AKUTSU Tomotada; TANAKA Takahiro; SETO Naoki; KANDA Nobuyuki; ITOH Yousuke

文献

J-GLOBAL ID：201602221509212313 整理番号：16A1110924

GW₁₅₀₉₁₄のような連星ブラックホールの天体物理学的,あるいは宇宙論的起源を決定するためのPre-DECIGOによる決定的な証拠探し

Pre-DECIGO can get the smoking gun to decide the astrophysical or cosmological origin of GW150914-like binary black holes

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資料名：
巻： 2016 号： 9 ページ： ROMBUNNO.093E01 (WEB ONLY) 発行年： 2016年09月
JST資料番号： U0548A ISSN： 2050-3911 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

Pre-DECIGO(DECihertzレーザ干渉計重力波観測)は,地球表面上の2000kmの軌道で回っている100kmの腕長を有する正三角形に配置される3機の宇宙探査機から構成される。打上日付は2020年代後半となるだろう。Pre-DECIGOには,1つの明確な目標がある:連星ブラックホール(BBH)様GW150914とGW151226である。Pre-DECIGOは,赤方偏移z~30まで,GW150914のような~30M_Θ-30M_Θ BBH合体を検出することができる。暗黒物質の0.1%のみがPBHを構成するとしても,累積事象率はz=30で~3×10⁴事象yr^-1であり,それはz=30でさらに増加している。BBHs様GW150914のPopI/IIモデル化では,累積事象率は(3-10)×⁵事象yr^-1であり,それはz~6で飽和する。軌道精度,ドラッグフリー7技術,レーザ出力,周波数安定性と干渉計試験質量に関する必要条件を提示した。1Gpc(z~0.2)でBBHs様GW150914に対して,SNR~90が,0.01-100Hz帯におけるPre-DECIGOの定義で達成された。z≫1に対して,固定周波数帯に対する特有の歪振幅h_cがz^-1/6のようにに弱く依存するので,面近くのBBHsの~10%は,z~30(10)でさえもSNR>(7)をもつ。Pre-DECIGOは,GPOPIIIBBH,POPIIBBH及びBBHシナリオのようなBBHs様GW150の各種モデルを識別するために質量スペクトルと合体率のz-依存性を測定できる。Pre-DECIGOはまた,合体前の約1日で~0.3deg²の精度と~1sに融合時間精度でz=0.1のBBHsの方向を予測できる。その結果,電磁気フォローアップ観察のみならずその時間でさらに開発された地上ベースGW検出器が,日食のような,前もって合体の方向に準備できる。大きな赤方偏移z>10で~640M_Θ-640M_Θのような中間質量BBHsに対して,合体後の準正常モード周波数はPre-DECIGO帯内にある。その結果,リンギング尾もSNR~35でEinsteinの一般相対性理論を確かめるために検出することができる。(翻訳著者抄録)

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重力理論の実験的試験及び観測

引用文献 (67件)：

B. P. Abbott et al. [LIGO Scientific and Virgo Collaborations], Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016) [arXiv:1602.03837 [gr-qc]] [Search INSPIRE].
V. Kalogera, K. Belczynski, C. Kim, R.W. O’Shaughnessy, and B.Willems, Phys. Rept. 442, 75 (2007) [arXiv:astro-ph/0612144] [Search INSPIRE].
M. Dominik, K. Belczynski, C. Fryer, D. Holz, E. Berti, T. Bulik, I. Mandel, and R. O’Shaughnessy, Astrophys. J. 759, 52 (2012) [arXiv:1202.4901 [astro-ph.HE]] [Search INSPIRE].
T. Kinugawa, K. Inayoshi, K. Hotokezaka, D. Nakauchi, and T. Nakamura, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 442, 2963 (2014) [arXiv:1402.6672 [astro-ph.HE]] [Search INSPIRE].
M. Spera, M. Mapelli, and A. Bressan, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 451, 4086 (2015) [arXiv:1505.05201 [astro-ph.SR]] [Search INSPIRE].

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GW150914のような連星ブラックホールの天体物理学的,あるいは宇宙論的起源を決定するためのPre-DECIGOによる決定的な証拠探し

GW₁₅₀₉₁₄のような連星ブラックホールの天体物理学的,あるいは宇宙論的起源を決定するためのPre-DECIGOによる決定的な証拠探し