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DECIGO の連星クリーニング と 連続波探索

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DECIGO の連星クリーニング と 連続波探索. 伊藤 洋介 東北大天文. TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: A A. 目次. 連星クリーニングをしたい理由 連星クリーニングと連続波 探索 解析手法から見た重力波源の分類 パルサー 探索の方法 計算量の問題 計算量計算の概論 LCGT の場合 DECIGO の場合 計算量を減らす工夫と計算能力を獲得する工夫. 連星クリーニングをしたい理由. 宝でもあり じゃまでもあり.

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Presentation Transcript
decigo

DECIGOの連星クリーニングと連続波探索

伊藤 洋介

東北大天文

TexPoint fonts used in EMF.

Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA

slide2
目次
  • 連星クリーニングをしたい理由
  • 連星クリーニングと連続波探索
  • 解析手法から見た重力波源の分類
  • パルサー探索の方法
  • 計算量の問題
    • 計算量計算の概論
    • LCGTの場合
    • DECIGOの場合
    • 計算量を減らす工夫と計算能力を獲得する工夫
slide3
連星クリーニングをしたい理由

宝でもあり

じゃまでもあり

相関解析でがんばる。

見たいモノ

Cutler & Harms 2006.

slide4
連星クリーニングと連続波探索

重力波周波数 f の時間変化

slide5
解析手法から見た重力波源の分類
  • 連続波 
    • マッチトフィルターを使える(テンプレートある)。
    • 重力波検出に長時間積分(~日、月、年)が必要。
    • 重力波波形に地球自転・公転運動のDoppler modulationの影響有り。
    • 例:パルサー
slide6
パルサー探索の方法

Inclination

PSR rotation

PSR Spin down

Detector response function

PSR

PSR

Earth

Doppler effect

Sun

パルサー静止系での重力波周波数

slide7
パルサー探索の方法

Inclination

PSR rotation

PSR Spin down

Detector response function

PSR

PSR

Earth

Doppler effect

Sun

地球上の検出器での重力波周波数

slide8
パルサー探索の方法

Inclination

PSR rotation

PSR Spin down

Detector response function

PSR

PSR

Earth

Doppler effect

Sun

De-modulation前@地球

slide9
パルサー探索の方法

Inclination

PSR rotation

PSR Spin down

Detector response function

PSR

PSR

Earth

Doppler effect

Sun

De-modulation後@地球

slide10
パルサー探索の方法.
  • Coherent method )
    • Frequency domain Frequentist F-statistic analysis (Jaranowski, Krolak & Schutz 1998).
    • Time domain Bayesian analysis
f statistic
パルサー探索でのF-statistic
  • Pulsar search parameters: 「1 + s+2」 + 「4」
  • F-statistic
    • Partially maximized log-likelihood
  • Maximize F over f and λ
    • Fast-Fourier-Transform for f.
    • Template search for λ.
  • パラメータ数を4つ減らせる上にFFTを使える。
slide12
計算量の問題
  • Template search:
    • spin down parameters & source sky position.
    • Number of templates (T: integration time):
  • LIGO S2 wide-band all-sky coherent search:
    • Less than 800CPUs (2GHz), less than 1month analysis time, all-sky, 160-730Hz  10 hours LIGO data.
slide13
連続波探索の方法.
  • Coherent method )
    • Frequency domain Frequentist F-statistic analysis (Jaranowski, Krolak & Schutz 1998).
    • Time domain Bayesian analysis
  • Incoherent method ()
    • Stack slide
    • Hough transform
    • Power flux

(LSC papers.)

slide14
LCGTの場合(最大探索周波数と計算量)

Cutler, Gholami & Krishnan (2005)の手法で計算

lcgt spin down age
LCGTの場合(spin down ageと計算量)

1年間積分、1年間解析、All-Sky, up to 1kHz, 10-15% FA

Cutler, Gholami & Krishnan (2005)の手法で計算

slide16
LCGTの場合(重力波振幅と計算量)

Cutler, Gholami & Krishnan (2005)の手法で計算

lcgt 1
LCGTの場合(まとめ1)
  • All-sky, 100Tflops, fmax=1kHz, spin down age 1Myr,1年間積分, 1年間解析, 10-15% False Alarm, [email protected]

 1kHzの重力波なら100 pcまで観測できる。

lcgt 2
LCGTの場合(まとめ2)
  • パルサー個数:
    • 生成率1/100-1kyr?活動寿命100Myr?
    • 0.1M個/MWG?  数個 within 100pc?

Cf) ATNF catalogueで300pc以内の電波パルサーは10個。

  • All-sky, r=100kpc, f=200Hz, spin down age 100Myr, 1 year integration, 1 year analysis time  必要計算能力は1e28flops?
decigo1
DECIGOの場合
  • DECIGO連星探索パラメータ 11個
  • F-statistic search

e.g.) “Searching for galactic white-dwarf binaries in mock LISA data using an F statistic template bank.”by Whelan, Prix & Khurana 2010.

  • 1e17 flops for BBO (Cutler & Harms 2006).
  • 1年間占有できる?
slide20
計算量を減らす工夫と計算能力を獲得する工夫計算量を減らす工夫と計算能力を獲得する工夫
  • 減らす工夫
    • Sphere covering problem
    • Random template bank (Messenger, Prix & Papa 2008)
    • Cutler & Harms はoverestimate?

計算コストの赤方変移依存性 (瀬戸さんのアイデア)

parameter space metric sphere covering problem
Parameter space Metric & Sphere covering problem.

Bs

λ

λs

λ

Sathyaprakash & Dhurandhar 1991, Dhurandhar & Sathyaprakash 1994, Sathyaprakash 1994, Owen 1996, Prix 2007

slide23
テンプレート数の赤方変移依存性
  • パルサーの場合、spin down rateが大きいほどテンプレート数(計算コスト)は大きくなる。
  • 連星では、red-shifted chirp mass大きいほどspin down rate大きくなる。
  • あるred-shiftを過ぎると積分時間以内に連星合体するので、逆にred-shifted chirp mass大きくなるほどテンプレート数は少なくて済む。
  • Chirp mass searchに必要なテンプレート数のスケーリングはこんな感じになる (1 parameter search)。
einstein@home

AEI Germany

UWM USA

[email protected]

Participants computers at their homes/offices

  • ボランティアを募って、パソコンの計算能力をネット越しに提供してもらい、重力波パルサーを探索する[email protected]なプロジェクト (BOINCbased)
  • もともとはパルサーからの重力波を探索するのが目的。
  • 1/3の時間はアレシボのデータを使って電波パルサーを探索。
  • http://einstein.phys.uwm.edu/

……

……

Internet

Serverat University of Wisconsin Milwaukee

(Back-up in UK,Germany)

data

result

Prepare the data

Analyze the results

einstein@home1
[email protected]

スクリーンセーバーをもらえます。

2010年11月23日http://jp.boincstats.com/

slide29

ATNF catalogue で検索した地球からの距離が分かっている電波パルサーのうち地球からの距離が300pc以内のもの。

http://www.atnf.csiro.au/research/pulsar/psrcat/