重力波物理学研究コンソーシアムについて

設立目的

レーザー干渉計型地上重力波検出器の開発が世界数カ国で進み、2015年頃からadvanced LIGOなどが順次稼動開始を予定している。日本の検出器KAGRAも2017年頃から本格稼動開始予定である。これらの重力波望遠鏡が予定感度で観測を始めれば、ブラックホールや中性子星からなる連星の合体が年間10イベント程度観測されることが予測されており、重力波天文学・重力波物理学が新しい学問として創生される。そして、重力波の初の直接検出のみならず、ブラックホール誕生の瞬間のようなこれまで知ることのできなかった一般相対論的動的現象の解明が進むと考えられる。さらに、重力波望遠鏡は、高エネルギー天文学にも大きなインパクトを与えると期待される。仮に近傍で超新星爆発やガンマ線バーストが起これば、それらに付随する重力波が検出され、発生メカニズムが解明されていないこれらの爆発現象の理解に大きなヒントが得られると予想されるからである。特に、未だに起源が明らかではないガンマ線バーストの正体が解明されることが強く期待されている。また、合体する連星中性子星からの重力波は宇宙論的な新たな距離指標になることが指摘されており、観測的宇宙論においてもこれまでの観測では得られなかった情報が新たに得られる可能性がある。

重力波観測においては、検出器の開発研究だけではなく、理論研究とデータ解析研究が重要な役割を果たす。言うまでもなく、あらゆる観測・実験研究がこれらを必要とするが、重力波観測実験には独特の側面がある。それは、期待される重力波信号の振幅が、検出器雑音の高々10倍程度であり、雑音の中から重力波信号を確実に取り出すためにはあらかじめ精度の高い理論波形を予測することが不可欠なこと、理論波形を有効活用することにより検出効率を可能な限り高くするようなデータ解析手法の開発が不可欠なこと、である。加えて、取り出した信号から物理的情報を引き出さなくてはならない。これには、各々の重力波源に適したデータ解析法が必要になり、新しい手法の探求が急務となっている。

さらには、重力波以外の宇宙観測手段による同時観測などの協働的な研究も欠かせない。なぜなら、重力波源に対応する天体を電磁波あるいはニュートリノを用いて観測できれば、重力波の検出を確信する上で飛躍的に信頼度が増すからである。電磁波観測には、加えて、重力波源の正体解明というメリットまである。対応天体を観測するには、なによりもまず、理論的に予想される信号を明らかにする必要がある。さらにその情報を観測者へと発信して行き、必要となる装置の開発および観測計画の立案を促す必要がある。

以上まとめると、重力波観測が実現すれば、新たな天文学・物理学が始まることは間違いないが、その確立のためには、重力波実験研究者、データ解析研究者、天文観測研究者、および理論研究者の協働は不可欠である。とりわけ日本では、来るKAGRA稼働に向けて、その活動をサポートしていくためには、KAGRAを取り巻くデータ解析研究者や理論研究者のこれまでにも増した連携強化が必要不可欠である。本研究コンソーシアムは、このような課題に対して主に物理学・天文学研究者集団として貢献し、日本において中心的役割を担うことを目的としている。

主な活動

• KAGRA collaboration メンバーへの理論およびデータ解析研究者の推薦
• KAGRAのサイエンスターゲットの総括、および観測への戦略的提言
• KAGRAにおけるデータ解析手法に対する提言
• Webやメーリングリストを通じた情報の発信・共有
• 研究会、シンポジウムの開催、および開催における人的補助
• スクールの開催による若手育成
• 理論計算による重力波波形予測とデータ解析の連携強化
• 数値シミュレーションコードの共有の推進
• データ解析コードの共有の推進
• アウトリーチ活動

メンバー

設立趣旨に賛同する広い意味での重力波研究者

発起人

拠点機関

• 東京大学ビッグバン宇宙国際研究センター
• 京都大学基礎物理学研究所 重力波物理学研究センター

拠点機関は、研究会やスクールの主催、理論計算で得られた数値波形の公開、データ解析および数値シミュレーションコードの共有の推進、講演 会開催によるアウトリーチ活動などを主体的に担う。