To: jgrg@astro.sc.niigata-u.ac.jp Subject: GW workshop@Drexel report 以前中村さんから案内が回りました,重力波研究会 Workshop on Astrophysical Sources for ground-based gravitational wave detectors Oct 30 - Nov 1, 2000 at Drexel University (Philadelphia, Pennsylvania, USA) に出席しました.invited talkのみ,希望者はポスター,という形式でした. 主に米国内のこの分野の長老若手が集合し和やかな雰囲気の中で進みました. テーマが重力波に絞られているとはいえ,広く浅くトピックを集めたもので かなり忙しい研究会でしたが,LIGOが軌道に乗り始めた(先週first lock) 前夜祭といった感じを受けました. 日本人は私だけでしたので,講演内容の短いレポートを http://gravity.phys.psu.edu/~shinkai/notes/drexel_report00nov にて掲載しました.ご興味のある方はご覧下さい. 不勉強と英語力の限界により,不確かな所も多々あります. 間違い等はご指摘くださると幸いです. なお,講演のスライドなどは後日会議のwebにuploadされるそうです. http://einstein.drexel.edu/astro-conference/ (down) http://einstein.drexel.edu/events/astro_conference/ (maybe) proceedingsも発行予定のようですが,詳細は未定のようです. 真貝寿明 Hisa-aki SHINKAI ------------------------------------------------------------ E-mail: shinkai@gravity.phys.psu.edu URL: http://gravity.phys.psu.edu/~shinkai/ Office: Centre for Gravitational Physics and Geometry, 104 Davey Lab, Department of Physics, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802-6300, USA phone: +1-814-863-9599 fax: +1-814-863-9608 (CGPG) ------------------------------------------------------------ _____________________________________________________________________ Workshop on Astrophysical Sources for ground-based gravitational wave detectors Oct 30 - Nov 1, 2000 at Drexel University (Philadelphia, Pennsylvania, USA) _____________________________________________________________________ talkはinvitedのみ.20-30分.proceedings発行予定. 不勉強と英語力の限界により,不確かな所も多々あります. 間違い等はご指摘くださると幸いです. 文中敬称略. ###################################################################### 1日目(Oct 30) ###################################################################### Barry C. Barish(Caltech-LIGO) First-generation interferometers 地上レーザー干渉計の現状のレビュー. TAMAについては,9月のデータについても少し紹介. LIGOについては,先週First lockとのみ報告. 感度10^{-21}は来年中に達成見込み,とのこと. ---------------------------------------------------------------------- Peter Fritschel (MIT-LIGO) LIGO-II The second generation interferometers 第2世代LIGOのデザインについて紹介. LIGO I : target NS/NS upto 19Mpc, best sensitivity 3x10^{-23}/\sqrt{Hz} laser power 6W, silica 11Kg, single-steel pendulum, passive isolation, seismic freq 40 Hz LIGO II: target NS/NS upto 285Mpc, best sensitivity 2x10^{-24}/\sqrt{Hz} laser power 120W, sapphire 30-40Kg, quad-silica pendulum, active isolation, seismic freq 10 Hz 結論として few hours run of LIGO II = 1 year scientific run of LIGO I 現在の問題点として 技術的に克服できるのか.まだとても挑戦的な課題として - sapphire materials - operation at high power - thermal compensation - control and readout systems for signal recycling とりあえず2006年スタートを目標. ---------------------------------------------------------------------- Kip Thorne (Caltech) LIGO-II & beyond: thermal noises, optical noises, and quatntum nondemolition この1年で判明したLIGO II感度について, 1.optical noise curveはquantum correlationsを考慮すると以前より   10^2Hz付近で一桁下がる,(quantum limitより下がる)   shot noise とradiation pressure noiseの寄与がtest mass state reduction   の計算では相殺して消える.(20年間のmisunderstandingとか) 2.thermoelastic noiseはhomogeneousモデルでないと,一桁上がる. 従ってquantum limitは以前のように壁ではない. この他 Nature of the optical noise and its control (grqc/0001011,0008026) Thermal noise fluctuation-dissipation theorem, PRD57(98)659 Thermoelastic noise and its reduction, PLA264(99)1, grqc/0002055 を急ぎ足で紹介. ---------------------------------------------------------------------- William Hamilton (Louisiana State) Resonant bar detectors: the international searcch for impulsive gravity wave events Joseph Weber氏の追悼の後,Allegroのレビュー.しかしnoiseのグラフは96年の もの.次世代の計画として,イタリア,オーストラリアとの同期観測により, (IGEC, International Gravitational Event Collaboration)ターゲットとなる event rateは2桁以上下がるとの図を提示. ---------------------------------------------------------------------- Thomas Gaisser (U of Delaware) Particle, nuclear, and gravitational wave astrophysics in the decadeal survey ここからセッションは高エネルギー天文学の観測計画へ. 彼はmulti-messenger astronomyと題した,高エネルギー宇宙線,gamma線,neutrino, GWの総合(?)計画について言及する,というabstractであったが,実際は アルゼンチンに建設予定のAGASA計画の話でおしまい.詳しくは http://www.nap.edu/catalog/9840.html  とのこと. ---------------------------------------------------------------------- Thomas Prince (Caltech) LISA: The lase interferometer space antenna LISA計画のデザインについて紹介. 30cm telescope, 1W laser, noise 20 pm/\sqrt{Hz} 2003-7年(!)スタートを目標.詳しくは http://lisa.jpl.nasa.gov とのこと. ---------------------------------------------------------------------- Rovert Hanish (Space Telescope Science Institute) The National Virtual Observatory, NVO 天文学の観測データを検索機能を備えて,onlineで結ぼうという計画の話. fundが必要というところでおしまい. ---------------------------------------------------------------------- Nicholas E. White (NASA, Goddard) NASA's future programs in high energy astrophysics X-ray探査衛星について,Chandra後のMAXIM Pathfinder (2014?), MAXIM (2025?) 計画の紹介.後者は宇宙空間に500Kmの半径で32個の衛星を打ち上げるとか. gamma ray探査衛星計画についても,SWIFT(2003),GLAST(2005),Constellation-X(2008-9) 計画についてごく短く紹介. ---------------------------------------------------------------------- Albert Lazzarini (Caltech-LIGO) Data from the LIGO I Science Run Caltech 40mのデータ解析についての話(gr-qc/9909083)と,将来的にLIGOが 動き出したときのデータ総量の評価.7MB/sのデータを1年蓄積すると220TBytes. しかし,そのうちstrain channelは1.4% ---------------------------------------------------------------------- Patrick Brady (U. Wisconsin-Milwaukee) Gravitational-wave search codes for LIGO data analysis データ解析についてのレビュー. Caltech 40mのデータ解析についての話(PRL83(99)1498,gr-qc/9903108)に 続き,LIGO I,IIで期待されるsourceについて広く浅く紹介. 最後にデータ解析プログラムを10大学でソースごとに分担して共同開発中 との現状を紹介.chairのR.Weissがfeel free to join this projectと アナウンス. ---------------------------------------------------------------------- L. Sam Finn (Penn State) LIGO Science Reach LIGO I,IIで期待されるsourceについてどこまでわかるのか議論.結論は LIGO I: bound outside estimate oninspiral rate upper limit proves prejudice on pulsar crust strength improve in-band limit on stochastic background possible physical bound on supernovae efficiency LIGO II:several NS-NS binary /year measure deformation of nearby pulsers improve limits on stochastic background maybe explore gamma-ray burst model physical bound on supernovae efficiency ---------------------------------------------------------------------- Albert Lazzarini (Caltech-LIGO) The Grid Physics Network (GriPhyN): Relevance to LIGO data analysis 天文学の観測データ,高エネルギー物理のデータを,onlineで結ぼうという 計画の話.第一段階はスタートしたが,fundが必要というところでおしまい. (どうも今日はこういう話が多い.Richard Issacsonが来ているためか..??) ###################################################################### 2日目(Oct 31) ###################################################################### Vassiliki Kalogera (Harvard-Smithonian) Event rates for binary inspiral NSNSのevent rateについて,Kalogera-Narayan-Spergel-Taylor(2000)の 評価を中心に紹介.systematic bias を考えると3-4x10^{-7}/yr/(Mpc)^3 となるそうだ.ただし不定要素としてパルサーの寿命,scale height, 銀河 volumeを挙げ,10-30%の誤差はある,としている.すべてrecycle pulsarと しているが,そうでないとすると,1.3-8倍に上がる.「LIGO IIではNS/NSは 年間2個から100個」が結論. (彼女の話は時間が進むに連れてだんだんevent rateが上がっていったので, 最後のまとめのときにP Saulsonが,Vikkyにあと20分講演時間を与えればもっと event rateが上がったのに...と悔しがっていた.) ---------------------------------------------------------------------- Steve McMillan (Drexel) Black hole binaries from globular clusters BHBHバイナリを作り出すシナリオとして大質量星の形成をglobular cluster で考察.Zwart-McMillan(2000)によるBHBHバイナリの形成率,van den Bergh(84) によるgolbular clusterの数考察を組み合わせて,event rate 3x10^{-7}/yr/(Mpc)^3 との数字を報告.ただし,現在観測されるglobular clusterが必ずしも初期値 とは限らないことや,BHの勘定がconservativeなので4倍のファクタはあるとか. ---------------------------------------------------------------------- Joshua Faver and Fred Rasio (MIT) Hydrodynamics of neutron star mergers Branchet-Damour-Schaferの1PN+RRを元にした,SPHコードによるNSNSシミュレーション. 初期値はirrotational (equilibriumではない).energy spectrumを見ると Newtonianとくらべて500-1000Hzの範囲に穴ができる,とのことだが, 結果は多分にtentativeな印象を受ける. ---------------------------------------------------------------------- Maximilian Ruffert (Edinburgh) Coalescing compact binaries as central engines of gamma-ray bursts Newtonian+RRのgrid コードによるNSNS合体とgamma ray評価のシミュレーション. 今回は一方を超高密度でBHと見立てたBHNSバイナリのシミュレーションを 披露し,disk accretion rateなどの計算を始めたことを報告. ---------------------------------------------------------------------- William Lee (UNAM) Simulations of black hole-neutron star coalescence こちらはNewtonian, SPHでのBHNSバイナリのシミュレーション.BHは ポイント質量,synchronized equilibriumの初期データor irrotation回転の (equilibriumではない)Roche-Riemann ellipsoid初期データ.polytropic 指数 を変えて,accretion rateを議論.stiffだとアーム上にcoreができると報告. ---------------------------------------------------------------------- Richard Matzner (U Texas) Colliding black holes: cracks in a hard problem Texas-Pitts-PennStateのBHBH full GRシミュレーション(実際に計算したのは Deirdre Shoemaker).impact parameterを少し持たせた2体衝突の報告. ADM, BHはexcision, 初期値はKerr-Schildの重ね合わせ,lapseは解析解近似. gr-qc/0009047. ---------------------------------------------------------------------- Thomas Baumgarte (Illinois) The innermost stable circular orbit in compact binaries ISCOの基本的な事柄のレビューの後,最近のBHBH full GR (no spinning)ISCO の結果を紹介.同時にDamour et al 98,00のPN結果とも比較.差があるようだが, 詳しく言及せず.PRD62(2000)024018 ---------------------------------------------------------------------- Arthur Kosowsky (Rutgers) Cosmological sources of stochastic gravitational radiation topological defectによるGW放出,inflationによるGW放出の浅い紹介の後 Electroweak 1次相転移による泡の衝突によるGW放出による彼の研究を紹介. turvurance, magnetic field, baryongenesisなどの要素にも話が及んだが 良く話が追えなかった. ---------------------------------------------------------------------- David Spergel (Princeton) Using the CMB as a gravitational wave detector ほとんどCMBスペクトルの観測の現状とMAP(2001),PLANCK(2008)計画に ついてであった.重力波ゆらぎを観測するには10^{-9}Kの揺らぎ検出が必要. ---------------------------------------------------------------------- Chris Fryer (LosAlamos) The core-collapse of very massive stars and gravitational waves 15 M_solar, 300 M_solarの高速回転NSによるcore collapseによる 重力波放出の評価.回転が速ければ強い重力波源になる.300 M_solarなら gamma-ray burst, transientになり得る.60-100Hz領域でh=10^{-21} @Gpc ---------------------------------------------------------------------- Dong Lai (Cornell) Gravitaional waves from secular bar-mode instabilities m=2 f-mode (bar mode)の引き起こす回転形状の変化についてNewtonian シミュレーション.Lai-Shapiro 95による \Omega_in > \Omega_p だとDedekind ellipsoid形成 との結果の他に \Omega_in < \Omega_p だとJacobi ellipsoid形成 との実例を示し,両者で重力波の周波数変化の向きが違うこと(順に200Hz->0, 200Hz->500Hz),振幅が10^{-21}@30Mpcとの数値を報告. ---------------------------------------------------------------------- Kimberly C.B.New (LosAlamos) Rotational instabilities and centrifugal hangup まず,高速回転物体の崩壊後の形状および重力波放出問題で,96年に出された NewとSmith-Houser-Centrellaの数値計算の不一致問題は,回転方向の pi対称性を置いたことだという経過報告.PRD62(2000)064019. 後半はastro-ph/0010574の話. ---------------------------------------------------------------------- David Brown (North Carolina State) Rotational instabilities in post-collapse stellar cores 上記のNewらの論争をnested grid, Newtonianで独自に計算した報告.bar は形成後長生きする,というNewの結果を追認.PRD62(2000)084024 ###################################################################### 3日目(Nov 1) ###################################################################### Jean Swank (NASA Goddard) X-ray observations of low mass X-ray binaries: accretion instabilities on long and short time scales LMXBの紹介.銀河中心面に観測されるX線源で,NSやBHへのaccretionがISCO 付近で留まることから,quasi periodicなパルスを発生しているものと考える. diskseismologyを考えると300Hzの周波数に対応するのは7.02+-0.22M_solarの 物体. ---------------------------------------------------------------------- Tod E. Strohmayer (NASA Goddard) X-ray observations of low mass X-ray binaries: evidence for millisecond spins RXTE衛星の観測結果より,LMXB 4U1728-34のQPO観測によるNSの状態方程式 決定の試み.stiff の状態方程式にallowed region. ---------------------------------------------------------------------- Lars Bildsten (ITP) Gravitational radiation from accreting neutron stars LMXBの300-600Hzのスピンはaccretion rateから計算されるものより3桁大きい. 300HzスピンはKHz QPO,600HzスピンはBurst QPOがメイン.LIGO IIで 600Hz付近にnarrow bandを作れば,10^{-26}/\sqrt{Hz}近辺でKHz QPOが かかるであろう. ---------------------------------------------------------------------- Greg Ushomirsky (Caltech) R-modes in accreting and young neutron stars いろいろな話題に触れたが,メインは,NSのcrust構造を考えることにより, crustとcoreの境界でshearがもたらす,spin-温度図上の不安定領域の変化. crustの厚みを1Km, 2Kmにすると,それだけでかなり差がでる. r-modeはLMXBのspinを決定できるかもしれない. ###################################################################### ポスター ###################################################################### Erin Bonning (U Texas) Initial data for binary black holes Matznerの学生.Kerr-Schild背景でBH inspiralの初期値を解こうという試み. とりあえず,解けた,というだけで,ISCO, conformal flatとの比較など 何も無し.概略はgr-qc/0009044 (by Marronetti, Matzner) ---------------------------------------------------------------------- Dale Choi (Drexel) 3-D adaptive evolutions of gravitational waves Centrellaのpostdoc.線形波のpropagationをadaptive meshで追う. adaptiveといっても2段階.非線形波だと問題あり.conformal ADM. PRD62(2000)084039 ---------------------------------------------------------------------- Keith Lockitch (Penn State) The rotational modes of relativistic stars PennStateのpostdocだが,ずっとFriedmannと仕事をしている.slow rotation, rigid rotation, constant densityではあるが,r-modeをGRで解析し, Newtonianとの比較を行う.結果としてNewtonianでの値は10%も違わない. gr-qc/0008019 (with Andersson, Friedman)の話. ---------------------------------------------------------------------- Roland Oechslin (U Basel) スイスより単身参加した学生.核物理の研究室だそうだ.3D SPHコードで NSバイナリ初期値をsynchronizedで解き,発展させることができた,という ところまで.波形は4重極公式.maximal slice. ---------------------------------------------------------------------- Hisaaki Shinkai (PennState) Quasi-spherical approximation for rotating black holes ADM発展後,データをdual nullに変換して発展させれば長時間発展につながる だろう,という発想から,球対称で消える項の2次を落としたquasi-spherical dual nullの有効性をKerr BHを使って議論. gr-qc/0008075 (with Hayward), revised versionは, http://gravity.phys.psu.edu/~shinkai/copies/qsKerr.ps ###################################################################### おまけ. ###################################################################### 2日目夜にはBanquettが近くのレストランで開かれた.Charles Misnerによる トラペを使ったtalkがあり,どれだけRichard IssacsonがGRコミュニティの 発展に貢献したかが語られ,R.Weiss, K.Thorne, R.Matznerらがエピソードを 添えた.(R.Issacsonは67年にPhD取得,73年からNSF).最後にはIssacsonに アメリカ特有の風刺画調のIssacson画が贈呈された.彼がどれだけhigh frequency で資金を提供しているかを讃えたものだった.Drexelのポスドクによると Issacsonに対するsurprise partyとのこと. presentationの形態は半数以上が持参したlaptopによる映写. その8割方がpower pointを使用.他はhtml形式が二人,動画だけ映写が数人. もはや,手書きトラペはもちろん印刷トラペも少数派になったことが印象的. ちなみにCharles Misner(banquet talk), Richard Matznerは手書き. Kip Thorneはpower point.R Weissは印刷打ち出しのコピーでした. なお,主宰したDrexel大のJoan Centrellaは側近数名を連れて,近々NASAへ 異動するそうです. ------------------------------------------------------------- the end