GWTC-4.0: Constraints on the Cosmic Expansion Rate and Modified Gravitational-wave Propagation
本論文は、GWTC-4.0カタログに含まれる142個の重力波源を解析することで、ハッブル定数を75.4−9.1+12.8 km s−1 Mpc−1と共同推定し、重力波伝搬における一般相対性理論からの逸脱を制約し、標準宇宙論と一致する結果を得た。
原著者: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration, A. G. Abac, I. Abouelfettouh, F. Acernese, K. Ackley, C. Adamcewicz, S. Adhicary, D. Adhikari, N. Adhikari, R. X. Adhikari, V. K. Adkins, S. Afroz, A. Agapito, D. Agarwal, M. Agathos, N. Aggarwal, S. Aggarwal, O. D. Aguiar, I. -L. Ahrend, L. Aiello, A. Ain, P. Ajith, T. Akutsu, S. Albanesi, W. Ali, S. Al-Kershi, C. Alléné, A. Allocca, S. Al-Shammari, P. A. Altin, S. Alvarez-Lopez, W. Amar, O. Amarasinghe, A. Amato, F. Amicucci, C. Amra, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, M. Andia, M. Ando, M. Andrés-Carcasona, T. Andrić, J. Anglin, S. Ansoldi, J. M. Antelis, S. Antier, M. Aoumi, E. Z. Appavuravther, S. Appert, S. K. Apple, K. Arai, A. Araya, M. C. Araya, M. Arca Sedda, J. S. Areeda, N. Aritomi, F. Armato, S. Armstrong, N. Arnaud, M. Arogeti, S. M. Aronson, K. G. Arun, G. Ashton, Y. Aso, L. Asprea, M. Assiduo, S. Assis de Souza Melo, S. M. Aston, P. Astone, F. Attadio, F. Aubin, K. AultONeal, G. Avallone, E. A. Avila, S. Babak, C. Badger, S. Bae, S. Bagnasco, L. Baiotti, R. Bajpai, T. Baka, A. M. Baker, K. A. Baker, T. Baker, G. Baldi, N. Baldicchi, M. Ball, G. Ballardin, S. W. Ballmer, S. Banagiri, B. Banerjee, D. Bankar, T. M. Baptiste, P. Baral, M. Baratti, J. C. Barayoga, B. C. Barish, D. Barker, N. Barman, P. Barneo, F. Barone, B. Barr, L. Barsotti, M. Barsuglia, D. Barta, A. M. Bartoletti, M. A. Barton, I. Bartos, A. Basalaev, R. Bassiri, A. Basti, M. Bawaj, P. Baxi, J. C. Bayley, A. C. Baylor, P. A. Baynard II, M. Bazzan, V. M. Bedakihale, F. Beirnaert, M. Bejger, D. Belardinelli, A. S. Bell, D. S. Bellie, L. Bellizzi, W. Benoit, I. Bentara, J. D. Bentley, M. Ben Yaala, S. Bera, F. Bergamin, B. K. Berger, S. Bernuzzi, M. Beroiz, C. P. L. Berry, D. Bersanetti, T. Bertheas, A. Bertolini, J. Betzwieser, D. Beveridge, G. Bevilacqua, N. Bevins, R. Bhandare, R. Bhatt, D. Bhattacharjee, S. Bhattacharyya, S. Bhaumik, V. Biancalana, A. Bianchi, I. A. Bilenko, M. Bilicki, G. Billingsley, A. Binetti, S. Bini, C. Binu, S. Biot, O. Birnholtz, S. Biscoveanu, A. Bisht, M. Bitossi, M. -A. Bizouard, S. Blaber, J. K. Blackburn, L. A. Blagg, C. D. Blair, D. G. Blair, N. Bode, N. Boettner, G. Boileau, M. Boldrini, G. N. Bolingbroke, A. Bolliand, L. D. Bonavena, R. Bondarescu, F. Bondu, E. Bonilla, M. S. Bonilla, A. Bonino, R. Bonnand, A. Borchers, S. Borhanian, V. Boschi, S. Bose, V. Bossilkov, Y. Bothra, A. Boudon, L. Bourg, M. Boyle, A. Bozzi, C. Bradaschia, P. R. Brady, A. Branch, M. Branchesi, I. Braun, T. Briant, A. Brillet, M. Brinkmann, P. Brockill, E. Brockmueller, A. F. Brooks, B. C. Brown, D. D. Brown, M. L. Brozzetti, S. Brunett, G. Bruno, R. Bruntz, J. Bryant, Y. Bu, F. Bucci, J. Buchanan, O. Bulashenko, T. Bulik, H. J. Bulten, A. Buonanno, K. Burtnyk, R. Buscicchio, D. Buskulic, C. Buy, R. L. Byer, G. S. Cabourn Davies, R. Cabrita, V. Cáceres-Barbosa, L. Cadonati, G. Cagnoli, C. Cahillane, A. Calafat, T. A. Callister, E. Calloni, S. R. Callos, M. Canepa, G. Caneva Santoro, K. C. Cannon, H. Cao, L. A. Capistran, E. Capocasa, E. Capote, G. Capurri, G. Carapella, F. Carbognani, M. Carlassara, J. B. Carlin, T. K. Carlson, M. F. Carney, M. Carpinelli, G. Carrillo, J. J. Carter, G. Carullo, A. Casallas-Lagos, J. Casanueva Diaz, C. Casentini, S. Y. Castro-Lucas, S. Caudill, M. Cavaglià, R. Cavalieri, A. Ceja, G. Cella, P. Cerdá-Durán, E. Cesarini, N. Chabbra, W. Chaibi, A. Chakraborty, P. Chakraborty, S. Chakraborty, S. Chalathadka Subrahmanya, J. C. L. Chan, M. Chan, K. Chang, S. Chao, P. Charlton, E. Chassande-Mottin, C. Chatterjee, Debarati Chatterjee, Deep Chatterjee, M. Chaturvedi, S. Chaty, K. Chatziioannou, A. Chen, A. H. -Y. Chen, D. Chen, H. Chen, H. Y. Chen, S. Chen, Yanbei Chen, Yitian Chen, H. P. Cheng, P. Chessa, H. T. Cheung, S. Y. Cheung, F. Chiadini, G. Chiarini, A. Chiba, A. Chincarini, M. L. Chiofalo, A. Chiummo, C. Chou, S. Choudhary, N. Christensen, S. S. Y. Chua, G. Ciani, P. Ciecielag, M. Cieślar, M. Cifaldi, B. Cirok, F. Clara, J. A. Clark, T. A. Clarke, P. Clearwater, S. Clesse, F. Cleva, E. Coccia, E. Codazzo, P. -F. Cohadon, S. Colace, E. Colangeli, M. Colleoni, C. G. Collette, J. Collins, S. Colloms, A. Colombo, C. M. Compton, G. Connolly, L. Conti, T. R. Corbitt, I. Cordero-Carrión, S. Corezzi, N. J. Cornish, I. Coronado, A. Corsi, R. Cottingham, M. W. Coughlin, A. Couineaux, P. Couvares, D. M. Coward, R. Coyne, A. Cozzumbo, J. D. E. Creighton, T. D. Creighton, P. Cremonese, S. Crook, R. Crouch, J. Csizmazia, J. R. Cudell, T. J. Cullen, A. Cumming, E. Cuoco, M. Cusinato, L. V. Da Conceição, T. Dal Canton, S. Dal Pra, G. Dálya, B. D'Angelo, S. Danilishin, S. D'Antonio, K. Danzmann, K. E. Darroch, L. P. Dartez, R. Das, A. Dasgupta, V. Dattilo, A. Daumas, N. Davari, I. Dave, A. Davenport, M. Davier, T. F. Davies, D. Davis, L. Davis, M. C. Davis, P. Davis, E. J. Daw, M. Dax, J. De Bolle, M. Deenadayalan, J. Degallaix, M. De Laurentis, F. De Lillo, S. Della Torre, W. Del Pozzo, A. Demagny, F. De Marco, G. Demasi, F. De Matteis, N. Demos, T. Dent, A. Depasse, N. DePergola, R. De Pietri, R. De Rosa, C. De Rossi, M. Desai, R. DeSalvo, A. DeSimone, R. De Simone, A. Dhani, R. Diab, M. C. Díaz, M. Di Cesare, G. Dideron, T. Dietrich, L. Di Fiore, C. Di Fronzo, M. Di Giovanni, T. Di Girolamo, D. Diksha, J. Ding, S. Di Pace, I. Di Palma, D. Di Piero, F. Di Renzo, Divyajyoti, A. Dmitriev, J. P. Docherty, Z. Doctor, N. Doerksen, E. Dohmen, A. Doke, A. Domiciano De Souza, L. D'Onofrio, F. Donovan, K. L. Dooley, T. Dooney, S. Doravari, O. Dorosh, W. J. D. Doyle, M. Drago, J. C. Driggers, L. Dunn, U. Dupletsa, P. -A. Duverne, D. D'Urso, P. Dutta Roy, H. Duval, S. E. Dwyer, C. Eassa, M. Ebersold, T. Eckhardt, G. Eddolls, A. Effler, J. Eichholz, H. Einsle, M. Eisenmann, M. Emma, K. Endo, R. Enficiaud, L. Errico, R. Espinosa, M. Esposito, R. C. Essick, H. Estellés, T. Etzel, M. Evans, T. Evstafyeva, B. E. Ewing, J. M. Ezquiaga, F. Fabrizi, V. Fafone, S. Fairhurst, A. M. Farah, B. Farr, W. M. Farr, G. Favaro, M. Favata, M. Fays, M. Fazio, J. Feicht, M. M. Fejer, R. Felicetti, E. Fenyvesi, J. Fernandes, T. Fernandes, D. Fernando, S. Ferraiuolo, T. A. Ferreira, F. Fidecaro, P. Figura, A. Fiori, I. Fiori, M. Fishbach, R. P. Fisher, R. Fittipaldi, V. Fiumara, R. Flaminio, S. M. Fleischer, L. S. Fleming, E. Floden, H. Fong, J. A. Font, F. Fontinele-Nunes, C. Foo, B. Fornal, K. Franceschetti, F. Frappez, S. Frasca, F. Frasconi, J. P. Freed, Z. Frei, A. Freise, O. Freitas, R. Frey, W. Frischhertz, P. Fritschel, V. V. Frolov, G. G. Fronzé, M. Fuentes-Garcia, S. Fujii, T. Fujimori, P. Fulda, M. Fyffe, B. Gadre, J. R. Gair, S. Galaudage, V. Galdi, R. Gamba, A. Gamboa, S. Gamoji, D. Ganapathy, A. Ganguly, B. Garaventa, J. García-Bellido, C. García-Quirós, J. W. Gardner, K. A. Gardner, S. Garg, J. Gargiulo, X. Garrido, A. Garron, F. Garufi, P. A. Garver, C. Gasbarra, B. Gateley, F. Gautier, V. Gayathri, T. Gayer, G. Gemme, A. Gennai, V. Gennari, J. George, R. George, O. Gerberding, L. Gergely, Archisman Ghosh, Sayantan Ghosh, Shaon Ghosh, Shrobana Ghosh, Suprovo Ghosh, Tathagata Ghosh, J. A. Giaime, K. D. Giardina, D. R. Gibson, C. Gier, S. Gkaitatzis, J. Glanzer, F. Glotin, J. Godfrey, R. V. Godley, P. Godwin, A. S. Goettel, E. Goetz, J. Golomb, S. Gomez Lopez, B. Goncharov, G. González, P. Goodarzi, S. Goode, A. W. Goodwin-Jones, M. Gosselin, R. Gouaty, D. W. Gould, K. Govorkova, A. Grado, V. Graham, A. E. Granados, M. Granata, V. Granata, S. Gras, P. Grassia, J. Graves, C. Gray, R. Gray, G. Greco, A. C. Green, L. Green, S. M. Green, S. R. Green, C. Greenberg, A. M. Gretarsson, H. K. Griffin, D. Griffith, H. L. Griggs, G. Grignani, C. Grimaud, H. Grote, S. Grunewald, D. Guerra, D. Guetta, G. M. Guidi, A. R. Guimaraes, H. K. Gulati, F. Gulminelli, H. Guo, W. Guo, Y. Guo, Anuradha Gupta, I. Gupta, N. C. Gupta, S. K. Gupta, V. Gupta, N. Gupte, J. Gurs, N. Gutierrez, N. Guttman, F. Guzman, D. Haba, M. Haberland, S. Haino, E. D. Hall, E. Z. Hamilton, G. Hammond, M. Haney, J. Hanks, C. Hanna, M. D. Hannam, O. A. Hannuksela, A. G. Hanselman, H. Hansen, J. Hanson, S. Hanumasagar, R. Harada, A. R. Hardison, S. Harikumar, K. Haris, I. Harley-Trochimczyk, T. Harmark, J. Harms, G. M. Harry, I. W. Harry, J. Hart, B. Haskell, C. J. Haster, K. Haughian, H. Hayakawa, K. Hayama, M. C. Heintze, J. Heinze, J. Heinzel, H. Heitmann, F. Hellman, A. F. Helmling-Cornell, G. Hemming, O. Henderson-Sapir, M. Hendry, I. S. Heng, M. H. Hennig, C. Henshaw, M. Heurs, A. L. Hewitt, J. Heynen, J. Heyns, S. Higginbotham, S. Hild, S. Hill, Y. Himemoto, N. Hirata, C. Hirose, D. Hofman, B. E. Hogan, N. A. Holland, I. J. Hollows, D. E. Holz, L. Honet, D. J. Horton-Bailey, J. Hough, S. Hourihane, N. T. Howard, E. J. Howell, C. G. Hoy, C. A. Hrishikesh, P. Hsi, H. -F. Hsieh, H. -Y. Hsieh, C. Hsiung, S. -H. Hsu, W. -F. Hsu, Q. Hu, H. Y. Huang, Y. Huang, Y. T. Huang, A. D. Huddart, B. Hughey, V. Hui, S. Husa, R. Huxford, L. Iampieri, G. A. Iandolo, M. Ianni, G. Iannone, J. Iascau, K. Ide, R. Iden, A. Ierardi, S. Ikeda, H. Imafuku, Y. Inoue, G. Iorio, P. Iosif, M. H. Iqbal, J. Irwin, R. Ishikawa, M. Isi, K. S. Isleif, Y. Itoh, M. Iwaya, B. R. Iyer, C. Jacquet, P. -E. Jacquet, T. Jacquot, S. J. Jadhav, S. P. Jadhav, M. Jain, T. Jain, A. L. James, K. Jani, J. Janquart, N. N. Janthalur, S. Jaraba, P. Jaranowski, R. Jaume, W. Javed, A. Jennings, M. Jensen, W. Jia, J. Jiang, H. -B. Jin, G. R. Johns, N. A. Johnson, M. C. Johnston, R. Johnston, N. Johny, D. H. Jones, D. I. Jones, R. Jones, H. E. Jose, P. Joshi, S. K. Joshi, G. Joubert, J. Ju, L. Ju, K. Jung, J. Junker, V. Juste, H. B. Kabagoz, T. Kajita, I. Kaku, V. Kalogera, M. Kalomenopoulos, M. Kamiizumi, N. Kanda, S. Kandhasamy, G. Kang, N. C. Kannachel, J. B. Kanner, S. A. KantiMahanty, S. J. Kapadia, D. P. Kapasi, M. Karthikeyan, M. Kasprzack, H. Kato, T. Kato, E. Katsavounidis, W. Katzman, R. Kaushik, K. Kawabe, R. Kawamoto, D. Keitel, L. J. Kemperman, J. Kennington, F. A. Kerkow, R. Kesharwani, J. S. Key, R. Khadela, S. Khadka, S. S. Khadkikar, F. Y. Khalili, F. Khan, T. Khanam, M. Khursheed, N. M. Khusid, W. Kiendrebeogo, N. Kijbunchoo, C. Kim, J. C. Kim, K. Kim, M. H. Kim, S. Kim, Y. -M. Kim, C. Kimball, K. Kimes, M. Kinnear, J. S. Kissel, S. Klimenko, A. M. Knee, E. J. Knox, N. Knust, K. Kobayashi, S. M. Koehlenbeck, G. Koekoek, K. Kohri, K. Kokeyama, S. Koley, P. Kolitsidou, A. E. Koloniari, K. Komori, A. K. H. Kong, A. Kontos, L. M. Koponen, M. Korobko, X. Kou, A. Koushik, N. Kouvatsos, M. Kovalam, T. Koyama, D. B. Kozak, S. L. Kranzhoff, V. Kringel, N. V. Krishnendu, S. Kroker, A. Królak, K. Kruska, J. Kubisz, G. Kuehn, S. Kulkarni, A. Kulur Ramamohan, Achal Kumar, Anil Kumar, Praveen Kumar, Prayush Kumar, Rahul Kumar, Rakesh Kumar, J. Kume, K. Kuns, N. Kuntimaddi, S. Kuroyanagi, S. Kuwahara, K. Kwak, K. Kwan, S. Kwon, G. Lacaille, D. Laghi, A. H. Laity, E. Lalande, M. Lalleman, P. C. Lalremruati, M. Landry, B. B. Lane, R. N. Lang, J. Lange, R. Langgin, B. Lantz, I. La Rosa, J. Larsen, A. Lartaux-Vollard, P. D. Lasky, J. Lawrence, M. Laxen, C. Lazarte, A. Lazzarini, C. Lazzaro, P. Leaci, L. Leali, Y. K. Lecoeuche, H. M. Lee, H. W. Lee, J. Lee, K. Lee, R. -K. Lee, R. Lee, Sungho Lee, Sunjae Lee, Y. Lee, I. N. Legred, J. Lehmann, L. Lehner, M. Le Jean, A. Lemaître, M. Lenti, M. Leonardi, M. Lequime, N. Leroy, M. Lesovsky, N. Letendre, M. Lethuillier, Y. Levin, K. Leyde, A. K. Y. Li, K. L. Li, T. G. F. Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, A. Lihos, E. T. Lin, F. Lin, L. C. -C. Lin, Y. -C. Lin, C. Lindsay, S. D. Linker, A. Liu, G. C. Liu, Jian Liu, F. Llamas Villarreal, J. Llobera-Querol, R. K. L. Lo, J. -P. Locquet, S. C. G. Loggins, M. R. Loizou, L. T. London, A. Longo, D. Lopez, M. Lopez Portilla, M. Lorenzini, A. Lorenzo-Medina, V. Loriette, M. Lormand, G. Losurdo, E. Lotti, T. P. Lott IV, J. D. Lough, H. A. Loughlin, C. O. Lousto, N. Low, N. Lu, L. Lucchesi, H. Lück, D. Lumaca, A. P. Lundgren, A. W. Lussier, R. Macas, M. MacInnis, D. M. Macleod, I. A. O. MacMillan, A. Macquet, K. Maeda, S. Maenaut, S. S. Magare, R. M. Magee, E. Maggio, R. Maggiore, M. Magnozzi, M. Mahesh, M. Maini, S. Majhi, E. Majorana, C. N. Makarem, D. Malakar, J. A. Malaquias-Reis, U. Mali, S. Maliakal, A. Malik, L. Mallick, A. -K. Malz, N. Man, M. Mancarella, V. Mandic, V. Mangano, B. Mannix, G. L. Mansell, M. Manske, M. Mantovani, M. Mapelli, C. Marinelli, F. Marion, A. S. Markosyan, A. Markowitz, E. Maros, S. Marsat, F. Martelli, I. W. Martin, R. M. Martin, B. B. Martinez, D. A. Martinez, M. Martinez, V. Martinez, A. Martini, J. C. Martins, D. V. Martynov, E. J. Marx, L. Massaro, A. Masserot, M. Masso-Reid, S. Mastrogiovanni, T. Matcovich, M. Matiushechkina, L. Maurin, N. Mavalvala, N. Maxwell, G. McCarrol, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. McCormick, L. McCuller, S. McEachin, C. McElhenny, G. I. McGhee, J. McGinn, K. B. M. McGowan, J. McIver, A. McLeod, I. McMahon, T. McRae, R. McTeague, D. Meacher, B. N. Meagher, R. Mechum, Q. Meijer, A. Melatos, C. S. Menoni, F. Mera, R. A. Mercer, L. Mereni, K. Merfeld, E. L. Merilh, J. R. Mérou, J. D. Merritt, M. Merzougui, C. Messick, B. Mestichelli, M. Meyer-Conde, F. Meylahn, A. Mhaske, A. Miani, H. Miao, C. Michel, Y. Michimura, H. Middleton, D. P. Mihaylov, A. L. Miller, S. J. Miller, M. Millhouse, E. Milotti, V. Milotti, Y. Minenkov, E. M. Minihan, Ll. M. Mir, L. Mirasola, M. Miravet-Tenés, C. -A. Miritescu, A. Mishra, C. Mishra, T. Mishra, A. L. Mitchell, J. G. Mitchell, S. Mitra, V. P. Mitrofanov, K. Mitsuhashi, R. Mittleman, O. Miyakawa, S. Miyoki, A. Miyoko, G. Mo, L. Mobilia, S. R. P. Mohapatra, S. R. Mohite, M. Molina-Ruiz, M. Mondin, M. Montani, C. J. Moore, D. Moraru, A. More, S. More, C. Moreno, E. A. Moreno, G. Moreno, A. Moreso Serra, S. Morisaki, Y. Moriwaki, G. Morras, A. Moscatello, M. Mould, B. Mours, C. M. Mow-Lowry, L. Muccillo, F. Muciaccia, D. Mukherjee, Samanwaya Mukherjee, Soma Mukherjee, Subroto Mukherjee, Suvodip Mukherjee, N. Mukund, A. Mullavey, H. Mullock, J. Mundi, C. L. Mungioli, M. Murakoshi, P. G. Murray, D. Nabari, S. L. Nadji, A. Nagar, N. Nagarajan, K. Nakagaki, K. Nakamura, H. Nakano, M. Nakano, D. Nanadoumgar-Lacroze, D. Nandi, V. Napolano, P. Narayan, I. Nardecchia, T. Narikawa, H. Narola, L. Naticchioni, R. K. Nayak, L. Negri, A. Nela, C. Nelle, A. Nelson, T. J. N. Nelson, M. Nery, A. Neunzert, S. Ng, L. Nguyen Quynh, S. A. Nichols, A. B. Nielsen, Y. Nishino, A. Nishizawa, S. Nissanke, W. Niu, F. Nocera, J. Noller, M. Norman, C. North, J. Novak, R. Nowicki, J. F. Nuño Siles, L. K. Nuttall, K. Obayashi, J. Oberling, J. O'Dell, E. Oelker, M. Oertel, G. Oganesyan, T. O'Hanlon, M. Ohashi, F. Ohme, R. Oliveri, R. Omer, B. O'Neal, M. Onishi, K. Oohara, B. O'Reilly, M. Orselli, R. O'Shaughnessy, S. O'Shea, S. Oshino, C. Osthelder, I. Ota, D. J. Ottaway, A. Ouzriat, H. Overmier, B. J. Owen, R. Ozaki, A. E. Pace, R. Pagano, M. A. Page, A. Pai, L. Paiella, A. Pal, S. Pal, M. A. Palaia, M. Pálfi, P. P. Palma, C. Palomba, P. Palud, H. Pan, J. Pan, K. C. Pan, P. K. Panda, Shiksha Pandey, Swadha Pandey, P. T. H. Pang, F. Pannarale, K. A. Pannone, B. C. Pant, F. H. Panther, M. Panzeri, F. Paoletti, A. Paolone, A. Papadopoulos, E. E. Papalexakis, L. Papalini, G. Papigkiotis, A. Paquis, A. Parisi, B. -J. Park, J. Park, W. Parker, G. Pascale, D. Pascucci, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, L. Passenger, D. Passuello, O. Patane, A. V. Patel, D. Pathak, A. Patra, B. Patricelli, B. G. Patterson, K. Paul, S. Paul, E. Payne, T. Pearce, M. Pedraza, A. Pele, F. E. Peña Arellano, X. Peng, Y. Peng, S. Penn, M. D. Penuliar, A. Perego, Z. Pereira, C. Périgois, G. Perna, A. Perreca, J. Perret, S. Perriès, J. W. Perry, D. Pesios, S. Peters, S. Petracca, C. Petrillo, H. P. Pfeiffer, H. Pham, K. A. Pham, K. S. Phukon, H. Phurailatpam, M. Piarulli, L. Piccari, O. J. Piccinni, M. Pichot, M. Piendibene, F. Piergiovanni, L. Pierini, G. Pierra, V. Pierro, M. Pietrzak, M. Pillas, F. Pilo, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pinto, B. J. Piotrzkowski, M. Pirello, M. D. Pitkin, A. Placidi, E. Placidi, M. L. Planas, W. Plastino, C. Plunkett, R. Poggiani, E. Polini, J. Pomper, L. Pompili, J. Poon, E. Porcelli, E. K. Porter, C. Posnansky, R. Poulton, J. Powell, G. S. Prabhu, M. Pracchia, B. K. Pradhan, T. Pradier, A. K. Prajapati, K. Prasai, R. Prasanna, P. Prasia, G. Pratten, G. Principe, G. A. Prodi, P. Prosperi, P. Prosposito, A. C. Providence, A. Puecher, J. Pullin, P. Puppo, M. Pürrer, H. Qi, J. Qin, G. Quéméner, V. Quetschke, P. J. Quinonez, N. Qutob, R. Rading, P. Raffai, I. Rainho, S. Raja, C. Rajan, B. Rajbhandari, K. E. Ramirez, F. A. Ramis Vidal, M. Ramos Arevalo, A. Ramos-Buades, S. Ranjan, K. Ransom, P. Rapagnani, B. Ratto, A. Ravichandran, A. Ray, V. Raymond, M. Razzano, J. Read, T. Regimbau, S. Reid, C. Reissel, D. H. Reitze, A. I. Renzini, B. Revenu, A. Revilla Peña, R. Reyes, L. Ricca, F. Ricci, M. Ricci, A. Ricciardone, J. Rice, J. W. Richardson, M. L. Richardson, A. Rijal, K. Riles, H. K. Riley, S. Rinaldi, J. Rittmeyer, C. Robertson, F. Robinet, M. Robinson, A. Rocchi, L. Rolland, J. G. Rollins, R. Romano, A. Romero, I. M. Romero-Shaw, J. H. Romie, S. Ronchini, T. J. Roocke, L. Rosa, T. J. Rosauer, C. A. Rose, D. Rosińska, M. P. Ross, M. Rossello-Sastre, S. Rowan, S. K. Roy, S. Roy, D. Rozza, P. Ruggi, N. Ruhama, E. Ruiz Morales, K. Ruiz-Rocha, S. Sachdev, T. Sadecki, P. Saffarieh, S. Safi-Harb, M. R. Sah, S. Saha, T. Sainrat, S. Sajith Menon, K. Sakai, Y. Sakai, M. Sakellariadou, S. Sakon, O. S. Salafia, F. Salces-Carcoba, L. Salconi, M. Saleem, F. Salemi, M. Sallé, S. U. Salunkhe, S. Salvador, A. Salvarese, A. Samajdar, A. Sanchez, E. J. Sanchez, L. E. Sanchez, N. Sanchis-Gual, J. R. Sanders, E. M. Sänger, F. Santoliquido, F. Sarandrea, T. R. Saravanan, N. Sarin, P. Sarkar, A. Sasli, P. Sassi, B. Sassolas, B. S. Sathyaprakash, R. Sato, S. Sato, Yukino Sato, Yu Sato, O. Sauter, R. L. Savage, T. Sawada, H. L. Sawant, S. Sayah, V. Scacco, D. Schaetzl, M. Scheel, A. Schiebelbein, M. G. Schiworski, P. Schmidt, S. Schmidt, R. Schnabel, M. Schneewind, R. M. S. Schofield, K. Schouteden, B. W. Schulte, B. F. Schutz, E. Schwartz, M. Scialpi, J. Scott, S. M. Scott, R. M. Sedas, T. C. Seetharamu, M. Seglar-Arroyo, Y. Sekiguchi, D. Sellers, N. Sembo, A. S. Sengupta, E. G. Seo, J. W. Seo, V. Sequino, M. Serra, A. Sevrin, T. Shaffer, U. S. Shah, M. A. Shaikh, L. Shao, A. K. Sharma, Preeti Sharma, Prianka Sharma, Ritwik Sharma, S. Sharma Chaudhary, P. Shawhan, N. S. Shcheblanov, E. Sheridan, Z. -H. Shi, M. Shikauchi, R. Shimomura, H. Shinkai, S. Shirke, D. H. Shoemaker, D. M. Shoemaker, R. W. Short, S. ShyamSundar, A. Sider, H. Siegel, D. Sigg, L. Silenzi, L. Silvestri, M. Simmonds, L. P. Singer, Amitesh Singh, Anika Singh, D. Singh, N. Singh, S. Singh, A. M. Sintes, V. Sipala, V. Skliris, B. J. J. Slagmolen, D. A. Slater, T. J. Slaven-Blair, J. Smetana, J. R. Smith, L. Smith, R. J. E. Smith, W. J. Smith, S. Soares de Albuquerque Filho, M. Soares-Santos, K. Somiya, I. Song, S. Soni, V. Sordini, F. Sorrentino, H. Sotani, F. Spada, V. Spagnuolo, A. P. Spencer, P. Spinicelli, A. K. Srivastava, F. Stachurski, C. J. Stark, D. A. Steer, N. Steinle, J. Steinlechner, S. Steinlechner, N. Stergioulas, P. Stevens, S. P. Stevenson, M. StPierre, M. D. Strong, A. Strunk, A. L. Stuver, M. Suchenek, S. Sudhagar, Y. Sudo, N. Sueltmann, L. Suleiman, K. D. Sullivan, J. Sun, L. Sun, S. Sunil, J. Suresh, B. J. Sutton, P. J. Sutton, K. Suzuki, M. Suzuki, B. L. Swinkels, A. Syx, M. J. Szczepańczyk, P. Szewczyk, M. Tacca, H. Tagoshi, K. Takada, H. Takahashi, R. Takahashi, A. Takamori, S. Takano, H. Takeda, K. Takeshita, I. Takimoto Schmiegelow, M. Takou-Ayaoh, C. Talbot, M. Tamaki, N. Tamanini, D. Tanabe, K. Tanaka, S. J. Tanaka, S. Tanioka, D. B. Tanner, W. Tanner, L. Tao, R. D. Tapia, E. N. Tapia San Martín, C. Taranto, A. Taruya, J. D. Tasson, J. G. Tau, D. Tellez, R. Tenorio, H. Themann, A. Theodoropoulos, M. P. Thirugnanasambandam, L. M. Thomas, M. Thomas, P. Thomas, J. E. Thompson, S. R. Thondapu, K. A. Thorne, E. Thrane, J. Tissino, A. Tiwari, Pawan Tiwari, Praveer Tiwari, S. Tiwari, V. Tiwari, M. R. Todd, M. Toffano, A. M. Toivonen, K. Toland, A. E. Tolley, T. Tomaru, V. Tommasini, T. Tomura, H. Tong, C. Tong-Yu, A. Torres-Forné, C. I. Torrie, I. Tosta e Melo, E. Tournefier, M. Trad Nery, K. Tran, A. Trapananti, R. Travaglini, F. Travasso, G. Traylor, M. Trevor, M. C. Tringali, A. Tripathee, G. Troian, A. Trovato, L. Trozzo, R. J. Trudeau, T. Tsang, S. Tsuchida, L. Tsukada, K. Turbang, M. Turconi, C. Turski, H. Ubach, N. Uchikata, T. Uchiyama, R. P. Udall, T. Uehara, K. Ueno, V. Undheim, L. E. Uronen, T. Ushiba, M. Vacatello, H. Vahlbruch, N. Vaidya, G. Vajente, A. Vajpeyi, J. Valencia, M. Valentini, S. A. Vallejo-Peña, S. Vallero, V. Valsan, M. van Dael, E. Van den Bossche, J. F. J. van den Brand, C. Van Den Broeck, M. van der Sluys, A. Van de Walle, J. van Dongen, K. Vandra, M. VanDyke, H. van Haevermaet, J. V. van Heijningen, P. Van Hove, J. Vanier, M. VanKeuren, J. Vanosky, N. van Remortel, M. Vardaro, A. F. Vargas, V. Varma, A. N. Vazquez, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, S. Venikoudis, R. C. Venterea, P. Verdier, M. Vereecken, D. Verkindt, B. Verma, Y. Verma, S. M. Vermeulen, F. Vetrano, A. Veutro, A. Viceré, S. Vidyant, A. D. Viets, A. Vijaykumar, A. Vilkha, N. Villanueva Espinosa, V. Villa-Ortega, E. T. Vincent, J. -Y. Vinet, S. Viret, S. Vitale, H. Vocca, D. Voigt, E. R. G. von Reis, J. S. A. von Wrangel, W. E. Vossius, L. Vujeva, S. P. Vyatchanin, J. Wack, L. E. Wade, M. Wade, K. J. Wagner, L. Wallace, E. J. Wang, H. Wang, J. Z. Wang, W. H. Wang, Y. F. Wang, G. Waratkar, J. Warner, M. Was, T. Washimi, N. Y. Washington, D. Watarai, B. Weaver, S. A. Webster, N. L. Weickhardt, M. Weinert, A. J. Weinstein, R. Weiss, L. Wen, K. Wette, J. T. Whelan, B. F. Whiting, C. Whittle, E. G. Wickens, D. Wilken, A. T. Wilkin, B. M. Williams, D. Williams, M. J. Williams, N. S. Williams, J. L. Willis, B. Willke, M. Wils, L. Wilson, C. W. Winborn, J. Winterflood, C. C. Wipf, G. Woan, J. Woehler, N. E. Wolfe, H. T. Wong, I. C. F. Wong, K. Wong, T. Wouters, J. L. Wright, M. Wright, B. Wu, C. Wu, D. S. Wu, H. Wu, K. Wu, Q. Wu, Y. Wu, Z. Wu, E. Wuchner, D. M. Wysocki, V. A. Xu, Y. Xu, N. Yadav, H. Yamamoto, K. Yamamoto, T. S. Yamamoto, T. Yamamoto, R. Yamazaki, T. Yan, K. Z. Yang, Y. Yang, Z. Yarbrough, J. Yebana, S. -W. Yeh, A. B. Yelikar, X. Yin, J. Yokoyama, T. Yokozawa, S. Yuan, H. Yuzurihara, M. Zanolin, M. Zeeshan, T. Zelenova, J. -P. Zendri, M. Zeoli, M. Zerrad, M. Zevin, L. Zhang, N. Zhang, R. Zhang, T. Zhang, C. Zhao, Yue Zhao, Yuhang Zhao, Z. -C. Zhao, Y. Zheng, H. Zhong, H. Zhou, H. O. Zhu, Z. -H. Zhu, A. B. Zimmerman, L. Zimmermann, M. E. Zucker, J. Zweizig
原論文は CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 ✨ これは以下の論文のAI生成解説です。著者が執筆または承認したものではありません。技術的な正確性については原論文を参照してください。 免責事項の全文を読む
宇宙は膨張しており、数十年にわたり、天文学者たちは正確にどのくらいの速さで膨張しているのかを測定しようと試みてきました。ハッブル定数として知られるこの膨張率は、宇宙の年齢と大きさを教えてくれる基本的な数値です。しかし、科学界には根強い不一致が存在します。ビッグバンの残光を見る一つの手法は、宇宙がある速度で膨張していることを示唆しています。もう一つの手法は、近くで爆発する星までの距離を測定しており、宇宙がより速い速度で膨張していることを示唆しています。これら二つの測定値の間のギャップは、現代物理学における最大の謎の一つであり、私たちの宇宙に対する理解が不完全である可能性を示唆しています。
これを解決するために、科学者たちは新しい種類の宇宙の物差し、すなわち重力波に目を向けました。重力波とは、ブラックホールや中性子星のような巨大な天体の激しい衝突によって引き起こされる、時空の織り目に生じるさざ波のことです。これらの天体が衝突すると、これらの波が放出され、光速で宇宙を伝わっていきます。波の形状を分析することで、科学者はその衝突がどれほど遠くで起きたかを正確に計算することができます。この距離は「光度距離」と呼ばれます。課題は、波自体からは、その光源が私たちからどの程度の速さで遠ざかっているか、すなわち赤方偏移を知ることができないという点です。赤方偏移を知らなければ、科学者はその距離を宇宙の膨張率に結びつけることができません。
LIGO、Virgo、およびKAGRAのコラボレーションの研究チームは、今、この謎を解くための大きな一歩を踏み出しました。彼らは、観測ネットワークによって検出された142件の重力波イベントのデータを分析しました。これらのイベントには、ブラックホールや中性子星の衝突が含まれていました。ほとんどのこれらの衝突は可視光を放出しないため、チームはそれらがどこで起きたのかを判断するために巧妙な統計的手法を用いる必要がありました。彼らは、これらのイベントの集合を一つの「集団」として扱い、衝突する天体の質量におけるパターンを探りました。まるで国勢調査が都市の年齢構造を明らかにできるのと同じように、これら宇宙の質量の分布には、イベントがどれほど遠くで起きたかについてのヒントが含まれています。彼らはまた、これらのイベントの場所を大規模な銀河カタログと照合し、欠落している赤方偏移の情報を提供してくれる可能性のあるホスト銀河を探索しました。
研究者たちは、これら二つのアプローチを、光を放った唯一の有名なイベント、すなわち重力波と可視光の両方で観測された二つの中性子星の衝突と組み合わせました。この一つの明るいイベントによるデータと、141件の暗いイベントの統計的分析を統合することで、彼らは宇宙の膨張率に関する新たな推定値に到達しました。その結果は、毎秒3.5億メガパーセクあたり75.4キロメートルでした。この数値は、以前の二つの相反する値の間に位置していますが、近くの星によって測定されたより速い方の値に近いものです。この測定の不確実性は依然として大きく、真の値はおよそ毎秒62から88キロメートルの範囲内のどこかにあり得ますが、この手法自体は堅牢であり、従来の技術とは独立したものです。
この研究チームは、このデータを用いて、重力の基本法則の検証も行いました。アルバート・アインシュタインの一般相対性理論は、重力波が宇宙を通過する際、空間の膨張の影響を受けずに特定の様式で伝わることを予測しています。いくつかの代替重力理論では、重力波が膨大な距離を伝わるうちに、エネルギーを失ったり、実際よりも遠くに存在するように見えるような変化が生じたりする可能性を示唆しています。研究者たちは、重力波によって測定された距離を標準宇宙論から期待される距離と比較することで、こうした偏差の有無を確認しました。その結果、そのような偏差の証拠は見つかりませんでした。データはアインシュタインの理論と一致しており、重力が宇宙の広大な距離を越えても予測通りに機能していることを示唆しています。
この研究は、この新しい天文学分野の力と現在の限界の両方を浮き彫りにしています。研究者たちは、最も軽い中性子星から最も重いブラックホールまで、あらゆる種類の衝突する天体を含む包括的なモデルを使用することで、最も精密な結果が得られることを見出しました。このアプローチにより、彼らは以前の手法よりも多くの情報をデータから抽出することができました。しかし、測定の精度は、現在、チームがこれらのイベントの位置をどれだけ正確に特定できるかに制限されています。今回の研究で使用された観測期間中、主要な検出器の一つがオフラインであったため、衝突の正確な位置を絞り込むことが困難でした。より多くの検出器が稼働し、銀河カタログがより完全なものになるにつれ、チームはこれらの測定がより鋭敏になると期待しています。
この成果は、私たちの宇宙に対する理解の緊張を解消するための、着実で独立した道筋を示すものです。これは、以前の相反する測定値のどちらが正しいかを決定づけるものではありませんが、重力波が信頼できる自己校正可能な宇宙論のツールとして機能することを証明しています。検出器のネットワークが拡大し、イベントのカタログが増えるにつれ、これらの宇宙のさざ波は宇宙の姿をさらに精緻化し続け、私たちの存在を形作る力への新たな視点を提供することでしょう。前進への道は、さらなる衝突、より優れた位置特定、そしてより深い銀河地図を待つことにありますが、新しい宇宙測定時代の基礎はしっかりと築かれました。
技術要約:GWTC-4.0:宇宙膨張率の制約および修正重力波伝播
問題提起
本研究の主な目的は、ハッブル定数(H0)の独立した測定値を得ること、および重力波(GW)データを用いて宇宙論的スケールにおける一般相対性理論(GR)を検証することである。宇宙マイクロ波背景放射(CMB)から導出される初期宇宙のH0と、Ia型超新星による局所的な測定値との間には、顕著な不一致(「ハッブル・テンション」)が存在する。コンパクト連星(CBC)からの重力波は、「標準サイレン」として光度距離を直接測定する手段となるが、バイナリ質量との縮退により、GW信号のみから光源の赤方偏移を決定することはできない。従来の解析では、集団パラメータを固定するか、銀河カタログデータを組み込んだ際に宇宙論的特性と集団特性を共同で推論するための計算能力が不足していた。本論文は、第四次LIGO–Virgo–KAGRAコラボレーション(LVK)重力波トランジェントカタログ(GWTC-4.0)におけるCBC候補の全集団を解析することで、これらの限界に対処するものである。
手法
本解析では、階層的ベイズフレームワークを用い、宇宙論的パラメータ(平坦なΛCDMモデルにおけるH0)と、合体するコンパクト連星の集団レベルの特性を共同で推論する。この手法では、質量-赤方偏移の縮退を解消するために、主に2つのアプローチを統合している。
スペクトル・サイレン法(Spectral Siren Method): このアプローチは、CBCのソースフレームにおける質量分布の特徴(例:ピーク、カットオフ、および中性子星とブラックホールの間の質量ギャップ)を利用して、統計的に赤方偏移を推論する。著者らは、以下の3つの現象論的な質量モデルを用いている:
- POWER LAW + PEAK (PLP): 滑らかな低質量カットオフと単一のガウス型ピークを持つべき乗則。
- MULTI PEAK (MLTP): PLPを拡張し、第2のガウス型ピークを含むもの。
- FULLPOP-4.0: 中性子星連星(BNS)、中性子星・ブラックホール連星(NSBH)、および連星ブラックホール(BBH)の全質量スペクトルを包含する統一モデルであり、質量ギャップをモデル化するためのディップ関数を備えている。
ダーク・サイレン法(Dark Siren Method): このアプローチは、GLADE+全天銀河カタログを用いてGWの局在ボリューム内に存在する潜在的なホスト銀河を特定することにより、スペクトル・サイレン法を補完する。著者らは、銀河の光度に基づいて重み付けを行う(光度重み付け、ϵ=1)、あるいはすべての銀河を等しく扱う(重み付けなし、ϵ=0)ことにより、赤方偏移の事前分布を構築する。また、シェクター関数を用いて、欠落している集団をモデル化することで、「カタログ外」の銀河についても考慮に入れている。
データ選択
解析には、偽アラーム率(FAR)<0.25 yr−1の142個のCBC候補を使用している。これには137個のBBH候補と、少なくとも1つの成分として中性子星を持つ5個の候補が含まれる。マルチメッセンジャー事象であるGW170817は、電磁波対応天体を持つ「ブライト・サイレン」として別途扱い、事後的にダーク・サイレンの結果と結合させている。解析には、一貫性を確保するために特定の波形近似式(例:IMPMHENOMXPHM)を用いて生成された事後サンプルを使用し、以前に特定された尤度関数の正規化エラーおよびキャリブレーション・プライアの修正を行っている。
主要な貢献および結果
ハッブル定数(H0)の測定:
141個のイベント(ダーク・サイレンの推論からGW170817を除外)のダーク・サイレン解析と、ブライト・サイレンであるGW170817を組み合わせることで、著者らは中央値 75.4 km s−1 Mpc−1 のH0を報告している。- 68.3%対称信頼区間(CI)は −12.8+9.1 km s−1 Mpc−1 である。
- 90%対称CIは −24.5+13.3 km s−1 Mpc−1 である。
- 解析の結果、FULLPOP-4.0 質量モデルが最もタイトな制約を与え、単一集団モデル(PLPおよびMLTP)と比較して約40〜50%改善されることが示された。
- 銀河カタログ(GLADE+)の導入により、H0への制約はスペクトル・サイレン法単独の場合と比較して約15%改善されるが、質量スペクトルの特徴が依然として主要な情報源となっている。
修正重力波伝播:
重力波の伝播に影響を与えるGRからの偏差を、重力波光度距離(DLGW)と電磁波光度距離(DLEM)の比によってパラメータ化して制約を与えた。以下の2つのパラメータ化をテストした:- Ξ0–n パラメータ化: 距離比の赤方偏移進化を記述する。著者らは、広いH0事前分布の下で Ξ0=1.4−0.6+1.0 (68% CI) を得ており、これはGR(Ξ0=1)と一致している。
- αM パラメータ化: ホルンデスキ重力に基づく、有効プランク質量の変化率の制約。著者らは、広いH0事前分布の下で cM=1.3−1.8+2.2 (68% CI) を得ており、これはGR(cM=0)と一致している。
これらの結果は、宇宙論的スケールにおける修正重力の証拠を示しておらず、また、これまでのGWTC-3.0の解析と比較して15〜25%の制約改善を実現している。
系統的頑健性:
本研究では、質量モデル、銀河の重み付けスキーム、および数値積分閾値を変化させることで、広範な頑健性チェックを行っている。結果はこれらの変動に対して頑健であることが示されており、主要な系統誤差は、銀河カタログの不完全性や数値的閾値ではなく、質量分布モデルの選択に起因している。
意義および主張
本論文の主な進展は、銀河カタログ情報を組み込みつつ、**宇宙論的パラメータと集団ハイパーパラメータを共同で周辺化(marginalization)**したことにある。銀河カタログを用いた従来のLVK解析は、集団パラメータを固定していたため、過度に楽観的な制約を与える可能性があった。集団の質量分布と合体率の進化を完全に周辺化することで、本研究はより統計的に堅牢な扱いを提供している。
著者らは、本結果がPlanck CMBの測定値およびSH0ESの局所的測定値の両方と90% CI内で一致していると述べているが、既存のテンションを解決するものではない。彼らは、BNS、NSBH、およびBBHの集団を統一する FULLPOP-4.0 モデルが、データの制約力を最大化するために極めて重要であることを強調している。さらに、本研究は、GWイベントが修正重力の独立したプローブとして機能できることを示しており、完全な銀河カタログが存在しない高赤方偏移のソースを含めることで、GWTC-4.0におけるイベント数の増加により制約が大幅に改善されたことを示している。
著者らは、現在の制限(O4aラン中のVirgo検出器の不在や、高赤方偏移におけるGLADE+カタログの不完全性など)が測定の精度を制限しているものの、提示された手法は将来的な改善のための枠組みを確立するものであると結論付けている。彼らは、Virgoのネットワークへの追加や、より深い銀河カタログ(例:UpGLADE、DESI、Euclid)のリリースが、GW宇宙論の精度を大幅に向上させると予想している。
自分の分野の論文に埋もれていませんか?
研究キーワードに一致する最新の論文のダイジェストを毎日受け取りましょう——技術要約付き、あなたの言語で。
毎週最高の general relativity 論文をお届け。
スタンフォード、ケンブリッジ、フランス科学アカデミーの研究者に信頼されています。
受信トレイを確認して登録を完了してください。
問題が発生しました。もう一度お試しください。
スパムなし、いつでも解除可能。