[論文レビュー] Virgo data characterization and impact on gravitational wave searches

J. Aasi, J. Abadie+98 more|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2012

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 1

ひとこと要約

本論文は、2007年から2010年までのヴァルゴの初回3期観測期間中に発生したノイズ源を特徴づけ、詳細なモニタリングとデータフィルタリングを通じて一時的で狭帯域のノイズを同定・低減した。ノイズの瞬時変動とスペクトル線をフラグ付け・除外することで、共同でのリヒトロ・ジーヨ・ヴァルゴ重力波探索における感度と天体物理学的到達範囲が顕著に向上した。

ABSTRACT

Between 2007 and 2010 Virgo collected data in coincidence with the LIGO and GEO gravitational-wave (GW) detectors. These data have been searched for GWs emitted by cataclysmic phenomena in the universe, by non-axisymmetric rotating neutron stars or from a stochastic background in the frequency band of the detectors. The sensitivity of GW searches is limited by noise produced by the detector or its environment. It is therefore crucial to characterize the various noise sources in a GW detector. This paper reviews the Virgo detector noise sources, noise propagation, and conversion mechanisms which were identified in the three first Virgo observing runs. In many cases, these investigations allowed us to mitigate noise sources in the detector, or to selectively flag noise events and discard them from the data. We present examples from the joint LIGO-GEO-Virgo GW searches to show how well noise transients and narrow spectral lines have been identified and excluded from the Virgo data. We also discuss how detector characterization can improve the astrophysical reach of gravitational-wave searches.

研究の動機と目的

• ヴァルゴ重力波検出器が初回3期観測期間中に受ける主なノイズ源を特定・特徴づけること。
• 環境的および機器的ノイズがどのように伝搬され、検出可能な信号に変換されるかを理解すること。
• ノイズの瞬時変動および狭帯域スペクトル線をデータからフラグ付け・除外するための手法を開発すること。
• 偽アラームの低減と信号検出効率の向上を通じて、重力波探索の全体的な天体物理学的到達範囲を向上させること。

提案手法

• 2007年から2010年の間のヴァルゴデータを系統立てて分析し、ノイズの瞬時変動および狭帯域スペクトル線を同定すること。
• 環境的および機械的不具合から検出器出力へのノイズ伝搬経路と変換メカニズムをマップすること。
• 時間的および周波数的特徴に基づいてノイズイベントを検出・分類するためのリアルタイムおよびオフラインモニタリングシステムを実装すること。
• 同定されたノイズイベントを重力波探索パイプラインから除外するためのデータ選別技術を適用すること。
• 共同でのリヒトロ・ジーヨ・ヴァルゴデータストリームを用いて、検出器ネットワーク全体にわたるノイズ同定および低減戦略の妥当性を検証すること。
• ノイズ低減が、特に一時的および確率的信号に対して重力波探索の感度に与える影響を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヴァルゴ検出器が初回3期観測期間中に影響を受ける主なノイズ源は何か？
• RQ2 環境的および機器的不具合がどのように伝搬され、重力波データにおける検出可能なノイズに変換されるか？
• RQ3 ノイズの瞬時変動および狭帯域スペクトル線は、真の重力波信号に影響を与えることなく、どの程度同定・除外可能か？
• RQ4 効果的なノイズ特徴づけは、重力波探索の感度と天体物理学的到達範囲をどのように向上させるか？

主な発見

• 2007年から2010年のヴァルゴデータにおいて、環境的不具合や機器の不具合に起因する複数のノイズ源が同定・特徴づけられた。
• ノイズの瞬時変動および狭帯域スペクトル線が効果的にフラグ付け・除外され、重力波探索における偽アラーム率が低下した。
• ノイズ源の同定および低減により、共同でのリヒトロ・ジーヨ・ヴァルゴ探索における感度に測定可能な向上が見られた。
• 検出器の特徴づけにより、特定のデータ拒否が可能となり、一時的および確率的重力波信号の検出効率が向上した。
• 開発された手法により、データ内での真の重力波候補とノイズアーチファクトのより良い区別が可能になった。
• ノイズ理解の向上により、偽陽性の低減を図り、重力波探索の有効な天体物理学的範囲が拡大された。