スペース重力波アンテナ decigo 計画（ ２４） ： 設計・計画

国立天文台，京大理 ^A^，法大工 ^B^，東大理 ^C^， JAXA-ISAS^D^， NASA^E^，阪市大理 ^F^，京大基研^G^， KEK^H^，早大理工 ^I^，弘前大理工 ^J^， Caltech^K^，東大地震研 ^L^，産総研 ^M^，東大天文 ^N^，名大理^O^， NICT^P^， Univ. of Wisconsin^Q^，近大理工 ^R^，電通大レーザー研 ^S^， JAXA^T^，お茶大人間文化 ^U^，東経大経営 ^V^，理研 ^W^，東大総合文化 ^X^，新潟大工 ^Y^，東大宇宙線研 ^Z^，新潟大理 ^AA^，近大KLC^AB^， AEI^AC^， JST^AD^，東北大理 ^AE^， Birmingham Univ.^AF^，ぐんま天文台 ^AG^，広大理^AH^， Liverpool JMU^AI^，立教大理 ^AJ^，京大人環 ^AK^， Nice Observatory^AL^，大工大情報 ^AM^， Univ. Tuebingen^AN^，日大 ^AO^，長岡技科大経営情報 ^AP^，東大数物 ^AQ^，阪大理 ^AR^， UWM^AS^，日大文理 ^AT^，東理大 ^AU^，東工大理 ^AV^，無所属 ^AW^，東大工 ^AX^， RIT^AY^，防衛大 ^AZ^，日大生産 ^BA^， RRI^BB^，東海大工 ^BC^， JAXA-JSPEC^BD^，東大新領域 ^BE^，京大生存研 ^BF^， APCTP^BG^

川村静児，安東正樹 ^A^，瀬戸直樹 ^A^，佐藤修一 ^B^，中村卓史 ^A^，坪野公夫 ^C^，高島健 ^D^，船木一幸^D^，沼田健司 ^E^，神田展行 ^F^，田中貴浩 ^G^，井岡邦仁 ^H^，青柳巧介 ^I^，我妻一博 ^C^，浅田秀樹 ^J^，麻生洋一 ^C^，新井宏二 ^K^，新谷昌人 ^L^，池上健 ^M^，石川毅彦 ^D^，石崎秀晴，石徹白晃治 ^C^，石原秀樹 ^F^，和泉究^N^，市來淨與 ^O^，伊東宏之 ^P^，伊藤洋介 ^Q^，井上開輝 ^R^，上田暁俊，植田憲一 ^S^，歌島昌由 ^T^，江尻悠美子^U^，榎基宏 ^V^，戎崎俊一 ^W^，江里口良治 ^X^，大石奈緒子，大河正志 ^Y^，大橋正健 ^Z^，大原謙一 ^AA^，大渕喜之，岡田健志 ^C^，岡田則夫，河島信樹 ^AB^，川添史子 ^AC^，河野功 ^T^，木内建太 ^I^，岸本直子 ^AD^，國中均^D^，國森裕生 ^P^，黒田和明 ^Z^，小泉宏之 ^D^，洪鋒雷 ^M^，郡和範 ^AE^，穀山渉 ^C^，苔山圭以子 ^AF^，古在由秀 ^AG^，小嶌康史 ^AH^，固武慶，小林史歩 ^AI^，西條統之 ^AJ^，齊藤遼 ^C^，坂井真一郎 ^D^，阪上雅昭 ^AK^，阪田紫帆里 ^AL^，佐合紀親 ^G^，佐々木節 ^G^，佐藤孝 ^Y^，柴田大 ^G^，真貝寿明 ^AM^，杉山直 ^O^，鈴木理恵子^U^，諏訪雄大 ^C^，宗宮健太郎 ^K^，祖谷元 ^AN^，高野忠 ^AO^，高橋走 ^C^，高橋慶太郎 ^O^，高橋忠幸 ^D^，高橋弘毅 ^AP^，高橋史宜 ^AQ^，高橋龍一 ^J^，高橋竜太郎，高森昭光 ^L^，田越秀行 ^AR^，田代寛之 ^A^，谷口敬介^AS^，樽家篤史 ^C^，千葉剛 ^AT^，辻川信二 ^AU^，常定芳基 ^AV^，豊嶋守生 ^P^，鳥居泰男，内藤勲夫 ^AW^，中尾憲一 ^F^，中澤知洋 ^C^，中須賀真一 ^AX^，中野寛之 ^AY^，長野重夫 ^P^，中村康二，中村真大 ^S^，中山宜典 ^AZ^，西澤篤志，西田恵里奈 ^U^，西山和孝 ^D^，丹羽佳人，能見大河 ^AX^，橋本樹明 ^D^，端山和大，原田知広 ^AJ^，疋田渉^AR^，姫本宣朗 ^BA^，平林久 ^AW^，平松尚志 ^Z^，福嶋美津広，藤田龍一 ^BB^，藤本眞克，二間瀬敏史 ^AE^，細川瑞彦 ^P^，堀澤秀之 ^BC^，前田恵一 ^I^，松原英雄 ^D^，蓑泰志 ^K^，宮川治 ^Z^，宮本雲平 ^AJ^，三代木伸二 ^Z^，向山信治 ^AQ^，武者満 ^S^，森澤理之 ^A^，森本睦子 ^BD^，森脇成典 ^BE^，八木絢外 ^A^，山川宏 ^BF^，山崎利孝，山元一広 ^AC^，柳哲文 ^BG^，横山順一 ^C^，吉田至順 ^AE^，吉野泰造 ^AW^，若林野花 ^U^

物理学会　＠岡山大学２０１０年３月２１日

Sora

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

10-

4

104102

10010-2

Frequency [Hz]

Str

ain

[H

z-1

/2]

LISA

DECIGO

地上検出器(e.g. LCGT)

白色矮星連星からの重力波雑音

日本の重力波検出実験の流れまずは、

LCGT で重力波初検出⇒ 重力波天文学の創成

LCGT で重力波検出技術の熟成

LCGT

DECIGO

次に、DECIGO で重力波の頻繁な検

出⇒ 重力波天文学の発展

その技術を DECIGO に応用

スペース重力波アンテナDECIGO

光共振器を使って感度を高める

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台で１クラスター

ドラッグフリー衛星

レーザー

光検出器

光共振器

光共振器

鏡（浮いている）

ドラッグフリー衛星と干渉計制御

ローカルセンサー

ア ク チ ュ エーターミラー間の変位信号

（重力波信号！）

ス ラ スター

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

軌道とコンステレーション（案）

太陽

地球

レコード盤軌道

角度分解能を上げる

背景重力波検出のため相関を取る

巨大ブラックホール形成のメカニズム解

明

インフレーションの検証

DECIGO の目標感度と得られるサイエンス

周波数 [Hz]

２クラスター相関解析(3 年間 )

ストレ

イン

[H

z-

1 /2 ]

10-3 10-2 　 10-1 　 1 　 10 　 102 　

103

10-19

10-20

10-21

10-22

10-23

10-24

10-25

10-26

(1000 M◎ z=1)

ブラックホール連

星

合体5 年前

中性子星連星 (z=1)

合体

3 ヶ月前

宇宙膨張の加速度計測

⇒ ダークエネルギーの制限

1 クラスター

イ ン フ レ ーションGW~210-16

原始ブラックホール

ダークマター

ブランスディッケ・パ

ラメタ

詳しい話⇒八木

38 万年(晴れ上がり )

電磁波1 秒

( 陽子、中性子の形成 )

ニュートリノ

重力波で宇宙の産声を聞く

宇宙誕生

137 億年( 現在 )

重力波

10 -43 秒( プランク時間）

DECIGO 最大の目的

• インフレーション（宇宙誕生後 10-35 秒後）の直接観測– インフレーション存在の実証– インフレーションモデルの正否の判断– パリティの破れの検証– テンソル、スカラー、ベクトルモードの分離– などなど

• 成功すればノーベル賞確実

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） 力の雑音 : LISAより 50倍厳しい

– 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)

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2009 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

ミッション

目的 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

スコープ

衛星１台アーム１本

衛星３台干渉計１台

衛星３台干渉計３台×４クラスター

DICIGO パスファインダー (DPF) ⇒ 安東、佐藤、若林、正田、坪野、道村、鳥居、堀内

Pre-DECIGODECIGO

R&D製作

R&D製作

R&D製作

SWIM

DECIGO暫定組織代表： 川村 (国立天文台 )

副代表： 安東 (京大理 )

Pre-DECIGO

佐藤 (法政大工 )

衛星

船木 (JAXA/ISAS)

サイエンス・データ田中 (京大基研 )瀬戸 (京大理 )神田 (阪市大理 )

DECIGO パスファインダー

リーダー： 安東 ( 京大理 )プロジェクトマネジャー： TBD

検出器

上田 (国立天文台 )

ハウジング

佐藤 (法政大工 )

レーザー

植田 (電通大 )

武者 (電通大 )

ドラッグフリー森脇

(東大新領域 )坂井

(JAXA/ISAS)

スラスター

船木 (JAXA/ISAS)

バス

高島 (JAXA/ISAS)

データ

神田 (阪市大理 )

検出器

沼田 (Maryland)

安東 (京大理 )

ミッションフェーズ

デザインフェーズ

運営委員会川村 (国立天文台 )，安東 (京大理 )，瀬戸 (京大理 )，中村 (京大理 )，坪野 (東大理 )，佐藤 (法政大工 )，田中 (京大基研 )，船木 (JAXA/ISAS)，沼田 (Maryland)，神田 (阪市大理 )，井岡 (KEK)，高島 (JAXA/ISAS)，横山（東大理）

最近の進展、現状、今後

DPF ：小型科学衛星３号機– ２０１１年にミッション提案書を提出– それに向けて R&D を推進中

DPF サイエンス検討会（２００９年１１月）–地球重力場測定の可能性検討–東大ビッグバンセンター主催

第８回DECIGO ワークショップ（２０１０年６月）–日程、テーマ等、現在検討中–東大ビッグバンセンター主催

研究協力等 LISA

– 第１回 LISA-DECIGO ワークショップ開催（平成２０年１１月）– サポートレター– 第２回 LISA-DECIGO ワークショップ開催の検討中（平成２１年２

月？） Stanford Univ.

– 帯電制御その他で共同研究　⇒　 MOU

NASA Goddard– ファイバーレーザーの共同研究　⇒　検討開始

JAXA誘導制御グループ– フォーメーションフライトの共同研究

東大ビッグバンセンター– DECIGO がメインテーマの一つとなる

国立天文台・先端技術センター– 協力体制についての検討中

まとめ DECIGO により、重力波天文学が大きく

発展することが期待できる。 DPF の打ち上げが最重要なステップ そのために各研究機関との研究協力を行っている

小型科学衛星３号機にぜひとも採択されたい

Sora

聞きたいな宇宙の産声

DECIGO で！