Гравитационные волны пойманы в четвертый раз: как помог новый детектор Advanced Virgo

    Сегодня коллаборация LIGO & Virgo объявили (будет опубликована в PRL, статью можно почитать тут) о новом детектировании гравитационных волн (GW170814). Первые три события (раз, два, три) были зарегистрированы на двух детекторах LIGO в США. 1 августа к наблюдениям присоединился европейский детектор Advanced VIRGO, расположенный в Италии. А уже 14 августа гравитационные волны от слияния двух черных дыр были зарегистрированы всеми тремя детекторами.


    Оценка расположения всех зарегистированных источников гравитационных волн. GW170814 определен с гораздо большей точностью за счет использования данных с трех детекторов.

    О сигнале



    Верхний ряд: соотношение сигнал-шум для трех детекторов LIGO Hanford, LIGO Livingston и Virgo; средний ряд: изменение спектра сигнала со временем; нижний ряд: временной сигнал (цвет), отфильтрованный сигнал (серый) и наложенная модель ОТО (черный)

    Как и в предыдущие три раза, источником сигнала были сливающиеся черные дыры масс 25 и 30 солнечной, на расстоянии около 1.5 миллиарда световых лет. В результате слияния образовалась черная дыра массой ~53 от солнечной, и ~2.7 солнечных массы преобразовалось в гравитационные волны. Соотношение сигнал-шум 18 дает вероятность ошибочного сигнала 1 в 27 тысяч лет. Сам сигнал хорошо соотносится с ОТО, никаких неожиданностей тут нет. Самым интересным является факт детектирования на трех детекторах, и дополнительные знания, которые мы можем из этого получить.

    Все факты в табличке
    image

    Advanced Virgo


    image

    Европейский детектор расположен около Пизы, в Италии. Коллаборация Virgo объединяет ученых из Италии, Франции, Голландии, Польши и Венгрии. Сам детектор похож на Advanced LIGO, но с меньшей чувствительностью из-за нескольких факторов: он несколько короче — длина плеч интерферометра здесь 3км, а не 4, как в LIGO; подвесы зеркал сделаны из металла (меньше добротность и больше тепловые шумы); лазер менее мощный; системы контроля и фильтрации шумов на более ранней стадии воплощения.

    В результате чувствительность на высоких частотах в несколько раз меньше LIGO, а сам детектор довольно шумный. На спектре хорошо виден неотфильтрованный шум сети питания на 50Гц, а также пики от разных контрольных сигналов.

    image
    Спектральная плотность шумов детекторов (с отфильтрованными известными шумами). Чем ниже шум, тем выше чувствительность детектора.

    Как третий детектор помогает в детектировании?


    Малая чувствительность Virgo с трудом позволяет распознать сигнал в шуме (как видно на второй картинке в статье), и без LIGO этот сигнал не был бы признан достаточно достоверным. Однако в комбинации с двумя детекторами LIGO он позволяет триангулировать местоположение источника с гораздо большей точностью.


    Регион расположения источника сигнала на небе: желтый — только LIGO, зеленый — LIGO и Virgo вместе, фиолетовый — баесовская оценка расположения с учетом всех параметров модели на основе LIGO и Virgo. Справа: оценка дальности источника.

    Кроме того, третий детектор, расположенный в другой плоскости, позволяет сделать оценки на поляризацию ГВ. В ОТО гравитационные волны растягивают и сжимают пространство перпендикулярно направлению своего распространения, и существует две поляризации (х и +)
    image
    Picture by Tom Dunne

    Когда ГВ прибывает на детектор строго перпендикулярно плоскости интерферометра и ориентация плечей совпадает с поляризацией, амплитуда сигнала достигает максимума. Если, например, x поляризованная волна прибывает на детектор, повернутый на 45 градусов относительно нее, оба плеча растягиваются одинаковым образом, и интерференционная картина на выходе не меняется, то есть, сигнала не будет. Если же есть два детектора, находящихся в разных плоскостях, как LIGO и Virgo, амплитуда сигнала будет отличаться не только за счет наклона относительно направления распространения, но и за счет разной ориентации детектора по отношению к поляризации. Это позволяет оценить поляризацию ГВ. Оба детектора LIGO находятся практически в одной плоскости, и близкой ориентации, но Virgo расположен под большим углом, что значительно улучшает оценки.

    Интересный момент тут следущий: метрические теории гравитации (а ОТО только один из них) позволяют не только тензорную (как в ОТО), но и векторную и скалярную поляризацию. Возможность измерения поляризации позволяет проверить, действительно ли мы измеряем тензорную поляризацию. Для этого те же расчеты для слияния, как в случае ОТО, производятся в предположении скалярной или векторной поляризации, и результат сравнивается с реальным сигналом. В результате ОТО оказывается более вероятной моделью, нежели чисто скалярно или чисто векторная.

    Что дальше?


    Второй цикл наблюдений закончен, а ученые обрабатывают полученные данные. Детекторы находятся на обслуживании, и следующий научный цикл начнется где-то через год. За это время будет увеличена мощность лазеров, уменьшены потери на рассеяние света и, возможно, добавлен сжатый свет.

    Stay tuned!

    Дополнения


    1. Красивая симуляция слияния ЧД

    2. Красивая картинка неба с источниками ГВ

    3. Интерактивная карта неба с источниками
    4. В прошлой статье и обсуждениях к ней я был неаккуратен в том, как детектирование грав. волн может помочь оценить скорость их распространения.

      Подробности
      В частности, я говорил, что использование двух детекторов при «триангуляции» может дать хорошую оценку на эту скорость.
      Это неправда, если оценивать скорость просто по задержке сигнала между двумя детекторами, можно только ограничить эту скорость. Направление распространения с помощью двух детекторов определить достаточно сложно, и даже используя данные от всех детектирований, но и учитывая все неопределенности, оценку можно дать с точностью 50%. Даже три детектора дают достаточно невысокую точность, в пределах процентов. Тут можно почитать подробнее.
      Оценка, которую я давал, исходит из оценки на дисперсию грав. волн, в предположении справедливости ОТО. То есть, детектирование позволяет сказать с очень большой точностью, что дисперсии ГВ нет, а потому, в соответствии с ОТО, их скорость равна скорости света.
      Спасибо Serge3leo за поправки.
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 79
    • 0
      А расстояние в 1.5 миллиарда световых лет это с учётом искривления света или без?
      • +3

        В каком смысле? Глобально вселенная на этих расстояния плоская, так что никакого искривления нет, а локально вокруг всяких массивных объектов — мало что меняет:) Оценка не учитывает локальную кривизну, если что, но и погрешность на нее достаточно велика.

        • 0
          В этом смысле
          image
          • +1

            И все равно не понял, что тут изображено. Это свет падает на массивный объект? В любом случае, не имеет отношения к расстоянию, о котором мы говорим
            А расстояние — это именно по "прямой", физический свет к этому отношения не имеет. Я бы мог сказать 500МПк, например, только это меньше дает представление о том, насколько это все далеко.

            • 0
              Изображен свет (ЭМИ) проходящий мимо вращающейся черной дыры. Расстояние указано 1.5 миллиарда световых лет. Именно столько лет будет лететь свет к нам пролетев мимо ч.д. и искривившись.
              • +2

                Ок, ну я уже ответил: 1.5 миллиарда лет — это по прямой, без учета локальной кривизны (типа как на рисунке). В данном случае это значение — просто пересчет парсек в световые года для наглядности.

      • +4
        О! Здорово! Наконец удалось сделать первый более менее нормальный гравитационный телескоп!

        Замечу, на мой непросвещённый взгляд, что "… помогает в детектировании..." это занижение роли ключевого компонента телескопа, т.к. только три детектора на вращающейся Земле могут полностью определить направление на источник сигнала. Т.е. только сейчас появилась хотя бы принципиальная возможность проверить, что наблюдалось, где наблюдалось, связать с прошлыми, а, главное, с будущими наблюдениями. Без Virgo, до Vrigo, это было неслишком лучше, так сказать, «наблюдений» Вебера: «Оно бабахнуло!», «Где бабахнуло?», «Х.з., ну где-то там..., а может здесь...»

        GW170814 — IMHO, первое реальное научное наблюдение, которое в принципе можно независимо подтвердить или опровергнуть.

        К стати, в деле «триангуляции» тема вращения Земли и, как мне кажется, эффекта Доплера не раскрыта. Т.к. единомоментно измеряется не только разница времени прихода сигнала, но и разность частот сигнала, т.е. разность проекций скоростей на луч зрения. Впрочем, я сам этим грешил, извиняйте, пожалуйста. Да и скажем в «Bounding the speed of gravity with gravitational wave observations», то же считают «детектирования», хотя «детектирование», «детектированию» — рознь. Пока были достаточно «крупненьке», даже слишком «крупненькие» чёрные дыры, и самый длинный сигнал — 1 с.

        А вот если/когда попадётся нейтронные звёзды, тут то мы всё и узнаем. :)

        • 0

          Третий телескоп существенно сузил область поиска, но были попытки сопоставить гамма-всплески с событиями, зафиксированными на двух телескопах.


          В любом случае, все оценки, что мы видим — это оценки апостериорной вероятности после многочисленных прогонов моделирования Монте-Карло

          • 0
            Хм. "… оценки апостериорной вероятности после...", ошибки решения существенно нелинейных обратных задачи обработки наблюдений отродясь так оценивали. Дело обычное и проверенное.

            А попытки сопоставления событий двух детекторов, в основном, состояли в сравнении времени событий. Но это ж слёзы. А третий детектор — это принципиально другое, я так думаю.
          • +2

            Про помощь — я под этим словом несколько иное имел ввиду, типа как в "как наличие трех детекторов может помочь улучшить наши наблюдения".


            Направление сигнала — дело очень полезное, но я бы не назвал ключевым. Все равно от ЧД мы потом не особо можем пронаблюдать ни будущее, ни прошлое. С Вебером проблема была, что больше он никогда не поймал сигнала, а тут мы все же уже много событий насобирали. Но с Virgo все гораздо лучше, конечно! А скоро KAGRA в Японии запустят, так вообще шик будет!


            Про триангулирование — все так, но при определении положения на небе вращение Земли учитывается, как я понимаю. Все равно, конечно, речь идет об очень коротких сигналах, и в ссылке там тоже имеют ввиду наш "стандартный" сигнал.


            Да, на самом деле, ЧД дыры это забавно, но вот физики там особо нет, ну проверили ОТО, ну и славно. А вот нейтронные звезды — совсем другое дело, там-то можно и всякие кванты в сильных полях попробовать наблюдать! Особенно, если поймать сигнал не на стадии слияния, а на стадии вращения, чтобы подольше за ним понаблюдать...

            • +2
              "… ЧД мы потом не особо можем пронаблюдать ни будущее, ни прошлое...", почему не можем? Можем, даже сейчас, например, гравлинзы. Что будет в будущем, кто знает?

              До Virgo, вы были на уровне вавилонских жрецов, крутые ребята, говорят видели серп у Венеры, а это ого-го какой прорыв в космологии был бы для тех времена — Венера вращается вокруг Солнца. Но что и как они там видели доподлинно неизвестно, проверить и сравнить с современными наблюдениями по сию пору невозможно.

              А после Virgo, вы уже стали нормальными астрономами, вышли на уровень Птолемея. Например, лет 20 назад, Фоменко и компания в своей «Новой Хронологии», засомневались, жил не тогда, не там, да и вообще всё враньё. Взяли каталог Птолемея, умножили/поделили, таки нет, господа хорошие, наблюдали его таки на широте Александрии, и т.д., и т.п.

              P.S.
              За нейтронные звёзды, в деле скорости света — главное событие длинное, вращение Земли позволит очень точно сравнить c и cgw
              • +3

                Про ЧД: мы все же не видим линзирование от пары ЧД на расстоянии сотен МПк. А те, что видим, не сможем пронаблюдать в LIGO. Скажу так: большая часть наблюдений LIGO (и ко) будет состоять из ЧД таких размеров и на таких расстояниях, что ничего определенного про них сказать у нас не получится.


                С остальным согласен, конечно. Вот сейчас еще чувствительность повысим в несколько раз, и событий будет несколько десятков в год, вот там разгуляемся.

              • +1
                P.S. "… Вебером проблема была, что больше он никогда не поймал сигнала..."

                Не совсем так это было, историки пишут, что он до последнего получал некоторое финансирование и что-то там принимал в попытках разобраться что именно и почему у других не получается.

                Это примерно так же, как историки астрономии очень сильно сомневаются, что вавилонские жрецы могли наблюдать серп у Венеры. Говорят не в человеческих это силах.
                • 0

                  Ну да, я тут погорячился, почему-то казалось, что он остановил свою деятельность, когда у других очевидно не получалось воспроизвести, а тут вон оно как.

                  • 0
                    Насчёт Венеры — оптическое разрешение человеческого глаза равняется 25" (в среднем вдвое-втрое хуже, но есть уникумы) максимальный видимый угловой размер Венеры 68"
                    Плюс они вполне знали увеличивающие/уменьшающие зеркала (хотя бы элементарный золотой шар)
                  • +1
                    P.P.P.P.S.
                    Прочитал более внимательно эту “Bounding the speed of gravity with gravitational wave observations”, ну как сумел, английский у меня — со словарём по специальности. В общем, статья выглядит весьма и весьма слабо обоснованной.

                    Ежели по чесноку оценивать, то, грубо говоря общая схема, без подробностей, должна быть примерно такой.

                    Для нормального гравитационного телескопа о трёх детекторах имеем систему 5 уравнений (c_gw — скорость гравволн, ω — частоты, Δ — разности фаз, z — красное смещение, Ez — единичный вектор небесной координаты источника: ɑ — прямое восхождение, δ — склонение):
                    ω₁ = f₀ * (1 + z*v₁.Ez / c_gw)
                    ω₂ = f₀ * (1 + z*v₂.Ez / c_gw)
                    ω₃ = f₀ * (1 + z*v₃.Ez / c_gw)
                    Δ₁₂ = (x₁ — x₂).Ez * c_gw
                    Δ₂₃ = (x₂ — x₃).Ez * c_gw
                    О четырех (или пяти) неизвестных: f₀, z, Ez(ɑ,δ) и, возможно, c_gw. Которые должны нормально решаться.

                    А для макета (огрызка), которым был LIGO, полагаю, приходилось извращаться:
                    ω₁ = f₀ * (1 + z*v₁.Ez / c_gw)
                    ω₂ = f₀ * (1 + z*v₂.Ez / c_gw)
                    Δ₁₂ = (x₁ — x₂).Ez * c_gw
                    Если f₀ — взять модельное — f₀(t), и зафиксировать c_gw = c, то останутся три неизвестных и решение, в принципе, станет возможным. Но система, как мне кажется будет близка к вырожденной. Ввиду сравнительно малого расстояния между детекторами, они движутся почти в одну сторону. Поэтому и получались огромные полосы неопределённости источника.

                    А оценка cgw по данным LIGO может быть получена только за счёт учёта разности хода между плечами и разностями хода при повороте Земли во время события, но это смещения фаз уже ниже 10 мкс. Вроде как у вас были данные на 16 кГц, так что, шансы имелись.

                    Но в статье, по моему, вообще рассматриваются только часть уравнений, которые отвечают за разность фаз Δ₁₂ и Δ₂₃, а тем фактом, что f₀, z, Ez(ɑ,δ) были получены проектом LIGO в предположении c_gw = c, авторы статьи нагло пренебрегают. Так что, лично у меня, нет доверия к этому результату.
                    • 0

                      Тут я совсем не специалист, но насколько понял статью, они предполагают равномерно распределенные источники по небу, те не считают f0, z и Ez, и считают апостериорную вероятность получения определенных задержек. То бишь, их вычисления не зависят от амплитуд сигналов и расположения источника на небе.

                      • 0
                        Тогда все их оценки точности очень сильно занижены. Халявщики они, а не партнёры. И зачем это надо было публиковать?

                        Пару дней на написание программы обработки и из данных GW151226 можно вытащить на порядок лучшую точность. А уж по GW170814 можно оценить c_gw вообще лучше 0.1%.
                        • 0

                          Тут я не соглашусь — оценка, которая не зависит от модели (а в статье именно такая) — это очень полезно.


                          Плюс замечу, это техническая заметка, в журнале она не опубликована.

                          • 0
                            Ну как сказать, не зависит? Наоборот, оценка в этот статье как раз зависит, они же не сами Δ₁₂ рассчитали, они взяли их из отчёта LIGO.

                            Вот если не лениться, то для GW170814 можно получить независимую от модели оценку, скажем, подобрать разложение в ряд для амплитуды и поляризации приведённых к центру Земли по точкам наблюдений с каждого детектора с помощю этих уравнений.

                            Строго говоря, я кухню LIGO+Virgo не знаю, но надеюсь, что выложенные данные по каждому детектору не зависят от моделей.
                            • 0

                              Не очень понял про зависимость: сигнал сидит в чистых данных детектирования безо всяких моделей, и задержку между его компонентами на определенной частоте можно посчитать не зная ОТО или любой другой модели. Просто какой-то гармонический сигнал.


                              подобрать разложение в ряд для амплитуды и поляризации

                              Они как раз пытаются уйти от влияния амплитуды и поляризации, как я понимаю.


                              что выложенные данные по каждому детектору не зависят от моделей.

                              Сырые данные не зависят, конечно, а отфильтрованные — зависят от фильтра. Или я не очень понял, что вы имели ввиду. Или мы понимаем разные вещи под "моделью":)

                              • 0
                                задержку между его компонентами на определенной частоте можно посчитать не зная ОТО или любой другой модели. Просто какой-то гармонический сигнал.
                                Честно говоря я не знаю как обрабатывают данные LIGO+Virgo, конечно, возможно, используя промежуточную гармоническую модель, но лично я бы брал бы модель слияния и сразу бы подгонял бы данные по каждому детектору. А всякие информационные несущественные величины, типа задержки вычислял бы уже на постобработке.

                                Они как раз пытаются уйти от влияния амплитуды и поляризации
                                Подозреваю, бездумно брали задержки из отчёта не разбираясь. Так же проще.

                                Впрочем, за поляризацию я немного загнул, всё равно, нет данных, их похоже скрывают. :) На https://losc.ligo.org/events/GW170104/, во-первых, есть только мощности и, во-вторых (!), нет Virgo. Обрабатывать проще, но ценность результата ниже. :)
                                • 0

                                  Мне кажется, я несколько в сдвинут по фазе с этом обсуждении:)


                                  Я имею ввиду данные до всякой обработки, условно, просто берете данные с фотодиодов за промежуток времени, когда был сигнал, находите максимум амплитуды, смотрите, когда этот максимум был по времени. Берете такие же данные с фотодиода на другом детекторе, ищете максимум — вуаля, вот и задержка. Никаких моделей не используется вообще. Все данные в открытом доступе, хоть сейчас можно это проделать.


                                  Подозреваю, бездумно брали задержки из отчёта не разбираясь. Так же проще.

                                  Ну, вы не знаете, и я не знаю. Даже если брали из модели, не вижу, как задержка будет отличаться от посчитанной по моему методу.


                                  Впрочем, за поляризацию я немного загнул, всё равно, нет данных, их скрывают.

                                  А что там с поляризацией? Просто ее не посчитать только от двух детекторов LIGO — они практически сонаправлены. Только с Virgo можно будет, но данные по событию с Virgo еще не в общем доступе.

                                  • 0
                                    Поляризация могла бы быть интересна для вычисления c_gw по событию GW151226, т.к. в Хендфорде одна нога на север, в Ливингстоне «парралельная» нога на юг, поэтому компоненты разной поляризации, наверное, будут иметь разницу задержек ~10 мкс.

                                    Но уже для Virgo это уже не так уж важно.
                • 0
                  Не слишком ли часто сливаются черные дыры?
                  • 0
                    Ну давайте посчитаем:

                    1) Звёзды способные превратиться в чёрные дыры — это класс O и B (гиганты), таких только 0,13% от всех звёзд. Те что сейчас детектируются (в десятки масс Солнца) — меньше 0.00003% от общего числа.

                    2) Частота встречи таких звёзд в двойных и системах большей размерности — более 50% (1,2).

                    3) Получается кандидатов не так уж и много — 0.000015%? Но это так кажется до тех пор пока не вспомнить что только в Млечном пути число звёзд составляет 200 миллиардов минимум (то есть кандидатов в детектируемые чёрные дыры уже получается 30 тысяч). И это только радиус в 100 тысяч св. лет. А теперь вспоминаем что у нас ещё и сотни миллиардов таких галактик есть — и можно удивляться уже тому что так мало было обнаружено).
                    • 0
                      :) 30 тысяч кандидатов за 10 миллиардов лет в нашей Галактике, т.е. Вы прогнозируете одно слияние в 300 тысяч лет. А для сотни миллиардов галактик получается 300 тысяч слияний в год? :)
                      • +1
                        Вы прогнозируете одно слияние в 300 тысяч лет.
                        Ещё один фактор забыл учесть — у гигантов время жизни порядка несколько сотен млн лет. Так что их остатков должно быть на порядок больше, чем обычных звёзд (около 300 тысяч получается). Получается одно событие на галактику в 10-100 тысяч лет грубо.

                        Да, с учётом расстояния обнаруженного события (1,5 млрд св. лет) и масс сливающихся объектов (десятки масс Солнца) — кажется что регистраций получается мало. Возможно процесс сближения чёрных дыр занимает слишком много времени, и мы ещё не дожили до периода их интенсивного слияния, или просто мои вычисления не верны — такое тоже может быть).
                        • 0
                          Таки да, Ваш расчёт прихрамывает, на пару-тройку порядков. Ведь, примерно на таком же радиусе обнаруживается «всего» ~10² сверхновых в год. А по Вашей логике, это же этапы одного пути: массивная звезда (O...B)->ЧД->слияние.
                          • 0
                            Для слияния нужны 2 черные дыры. Поэтому нужно двойная система из двух массивных звезд -> 2 ЧД -> слияние. А взрыв сверхновой не разрушит вторую звезду? Не поглотит ли первая ЧД вторую звезду еще до образования второй черной дыры? Сколько времени нужно для слияния двух черных дыр? Куча факторов еще.
                            • +1
                              А-а-а, не принципиально, сколько образовалось, столько сольётся. Испариться — точно ещё не успели, думаю и не успеют.

                              Это как с людьми, сколько родилось, столько помрёт, все там будем.
                              • +1
                                Не поглотит ли первая ЧД вторую звезду еще до образования второй черной дыры?
                                Полностью поглотить — в принципе не сможет пока они не сольются (максимум — потерять атмосферу, но ядро останется).
                                А взрыв сверхновой не разрушит вторую звезду?
                                Весьма маловероятно, звезда сильно гравитационными силами связана. Но потерять в ходе аккреции достаточно массы чтобы перейти предел Оппенгеймера-Волкова (потеряв возможность стать чёрной дырой) — вполне возможно. Но с развитием технологий думаю и слияние чёрной дыры с нейтронной звездой регистрировать можно будет.
                                Сколько времени нужно для слияния двух черных дыр?
                                Время обратно пропорционально расстоянию, и связь в геометрической прогрессии (так как чем дальше — тем меньше энергии излучается, и соответственно медленнее идёт процесс сближения).

                                Как правильно уже Serge3leo указал — все образовавшиеся чёрные дыры в двойных системах рано или поздно сольются, так как время на их испарение — требуется намного больше, чем на сближение и слияние.

                                Shkaff
                                А вот нейтронные звезды — совсем другое дело, там-то можно и всякие кванты в сильных полях попробовать наблюдать!
                                Согласен: слияние ЧД проверили/убедились и всё. А вот это действительно должно быть интересно — нам такие магнитные поля и плотности вещества на ускорителях частиц даже не снились, может даже сможем открыть что-то новенькое. А то БАК возможностей модернизировать на большие мощности уже нет, и строить новый ускоритель — никто не собирается (так как таких убедительных теорий для проверки как была с бозоном Хиггса сейчас нет).
                                • +2
                                  Но с развитием технологий думаю и слияние чёрной дыры с нейтронной звездой регистрировать можно будет.

                                  В принципе, LIGO ожидает увидеть такие события тоже, уже на современном уровне чувствительности.

                      • +1
                        Для сравнения, за год обнаруживают 50-150 сверхновых и, почти все они немного ближе.

                        А так, у нас же чёртова прорва чёрной, не светящейся, материи. Кто знает, какая её часть в чёрных дырах?
                        • +1
                          Довольно точно известно что тёмная материя не имеет отношения к чёрным дырам. Это было первое что проверяли учёные. Тёмная материя это не: чёрные дыры, рассеянный газ, остывшие звёзды, холодные планеты-одиночки, «пояса астероидов» и тому подобное — это были самые первые версии проверенные учёными (и, к сожалению, опровергнутые)
                          • 0
                            За темную материю ничего толком неизвестно — это миф, чистой воды, фикция, функция, а ля «флогистон» или «эфир». Думать надо. :)

                            Есть масса, а из чего она состоит? Не факт, она однородна, быть может с бору по сосенке.
                            • +1
                              Это прекрасно что в интернете всегда найдётся кто-то более грамотный чем все физики мира вместе взятые. Чтож, вам пожалуй не сюда, а в нобелевский комитет.
                      • 0

                        из этих волн можно определить как колеблется пространство — например сначала вогнутой потом выпукло или вогнуто и ровно? Может ли быть выпуклым, т.е. антигравитационным пространство?

                        • –3

                          С учетом, что время внутри черных дыр останавливается, для нас нет.
                          А на самом деле возьмем LIGO, он совсем не маленький.по земной коре ходят вибрации, звук к примеру.так же горячо и холодно.
                          И вы сами подумайте, черные дыры били в теории и предоставили это математическим путём.так же их математически и опровергали.а некоторые, как человек без воды в пустыне, мечтали первыми найти черные дыры.это же деньги, слава и тому подобное.и тут человек в пустыне видит оазис, а это мираж.просто от горячего воздуха и желания воды, показалось чтото, а ассоциация с мыслями о воде, говорит оазис.
                          Смотрят они в телескопы.видят необычные движения звезд, скопления их.от ОТО масса в силе притяжения, но и кажется им, что там черные дыры.
                          А на самом деле есть темная материя, она имеет движение.если будет пересекаться несколько потоков темной материи, то все закрутит.говорят нашли растворившуюся черную дыру?.. излучение хоккинга… в таком торнаде темной материи сильное движение и обязательно плотность материи будет рости.
                          Короче, с большим взрывом вы замучали.все знают, что это детская сказка.и соответственно не подгоняйте черные дыры под нее и прочие выдумки.математика реальность не объясняет.
                          Любое расстояние математически можно разделить на бесконечное число отрезков, но так же математически нельзя бесконечное число отрезков пройти за конечное число времени.а закон сохранения энергии есть, мы движемся.

                          • +1
                            Хорошая идея. Жду математическую формулировку и описание на основе формулировки движения звезд в центре галактики ну и остальных кандидатов в ЧД.
                            • +1
                              :) "… Любое расстояние математически можно разделить на бесконечное число отрезков...", это ж только если пространство-время непрерывно, таки да, апория Зенона V век до нашей эры. Советую ознакомится с предметом.

                              Но! Лично я верую, что пространство-время дискретно и, в том или ином смысле, существуют неделимые отрезки. Там это фокус не пройдёт. :)
                            • 0
                              А вот интересный момент — на картинке анализа спектра явно видны ещё линии.
                              Понятное дело, они за пределами чувствительности детектора и не могут быть признаны принятыми.
                              Но вот там не только «восходящие» линии с увеличивающейся частотой — но и «нисходящие», с уменьшающейся.
                              • +2

                                Да, там же куча всяких шумов, контрольных сигналов, переходных процессов… На высоких частотах это часто рассеяние света — рассеянный свет отражается от вибрирующих стенок вакуумной камеры и попадает обратно в главную моду интерферометра, такой процесс может быть очень похож на ГВ сигнал, но может как ускоряться, так и замедляться. Плюс всякие глитчи, и т.п. С глитчами, скажем, вообще не всегда понятно, откуда они берутся.

                              • +2

                                У меня отвлеченный вопрос по поводу публикаций. Есть ли какие-то особенности при рецензировании таких работ? То есть очевидно, что они имеют высокий приоритет, но 4 недели от submission до acceptance — это очень быстро. То есть рецензентам времени меньше обычного выдается?


                                И как авторы общаются с редактором/рецензентами — все делают один-два человека, или рецензии обсуждаются на собрании?

                                • +2

                                  Особенности есть, конечно, у них самый высокий приоритет, рецензирование занимает несколько дней всего, и, думаю, рецензентов выбирают заранее с учетом этих сроков. Сам процесс от подачи в журнал до публикации — буквально дни. Но и журнал знает заранее, что публикация готовится. Вот тут история первой публикации.


                                  А по поводу написания — есть команда из нескольких человек, которая пишет статью, есть администрация и spokeperson, которые взаимодействуют с журналом. Они все и делают в основном, но при этом сама статья в настоящей версии всегда в доступе для коллаборации, есть багтрекер — так что остальные помогают как могут.

                                  • 0

                                    Понятно. А известно ли, почему выбор авторов пал на PRL, а скажем, не на Science?

                                    • +3

                                      Ну, это же лучший журнал!;)
                                      А вообще это было решение коллаборации еще до первого события. Не знаю точных мотивов, но думаю это редакционная политика (PRL дает открытый доступ и вообще не занимается копирастией) + формат статей (что Science, что Nature форматируют статьи странно, и размер очень ограничен обычно).

                                      • +2

                                        Да, в принципе ответ ожидаем =)

                                • 0

                                  скажите, а скорость распространения гравитационных волн они определили?

                                  • +2

                                    Согласно ОТО, она равна скорости света. Измеряя задержки между детекторами, ее можно ограничить вблизи скорости света, но не определить точно. Без нынешнего события она ограничена в интервале от 0.5 с до 1.4 с. Думаю, сейчас эта оценка может быть улучшена.
                                    Но в целом сигнал очень хорошо соответствует ОТО, так что нет оснований предполагать, что именно скорость будет отличаться. А там посмотрим:)

                                    • 0

                                      вроде же лаплас доказывал что она в 50млн раз быстрее скорости света

                                      • 0

                                        Ну был неправ, что ж поделать...Не знал про теорию относительности...

                                        • 0

                                          честно сказать меня это расстроило, надеюсь что они засекли не гравиволны а поток каких-нибудь нейтриноподобных частиц

                                          • +4

                                            Очень сожалею, чес-слово, не хотели вас расстраивать, но так уж получилось… ох уж этот Эйнштейн со своими теориями, всю малину запорол, еще и человеку настроение испортил.

                                            • –2

                                              Не расстраивайтесь раньше времени. Вы путаете распространение гравитационной силы и гравитационных волн. Первая заставляет тело совершать поступательное движение к источнику гравитации, а вторые — колебательное движение относительно прежнего положения тела. Гравитационная сила подобна ускоряющемуся течению воды, которое несёт лодку к водопаду, а гравволны — волнам на поверхности воды, которые покачивают лодку.
                                              Такая аналогия показывает, что гравволны — волны переменной гравитации — могут распространяться со сравнительно медленной, световой скоростью. Но это не скорость действия гравитации, она имеет гораздо большую скорость. Действие гравитации почти мгновенно.
                                              Когда гравволны пришли к земным интерферометрам, они тут же начали влиять на положение их зеркал, а не спустя какое-то время. И на фотоны, пролетающие мимо массивного тела, сразу влияет его гравитационное поле, а не вдогонку за ними.
                                              Гравволнами тела не притягиваются. Гравитация — это поток среды (эфира, вакуума) к поглощающей её материи. Такую гравитацию моделировали при создании аналога чёрной дыры в ходе поиска излучения Хокинга. Роль текущей среды играл ускоряемый лазером поток переохлаждённых атомов рубидия.

                                        • 0
                                          Согласно ОТО, она равна скорости света в локальной системе координат.
                                          В другой системе координат она может быть любой, в отличии от СТО.
                                          Но расчеты делаются с учетом данного факта.
                                      • +2
                                        Объясните, пожалуйста, «на кошках».
                                        Сигнал из общего шума выделяют по «трафаретах» рассчитанных по ОТО. То есть мы имеем только сигналы соответсвующие ОТО (даже если это так удачно упал шар для боулинга).
                                        СОбственно вопрос корректно ли проверять какие-то теории если у нас на входе такой фильтр?
                                        • +5

                                          У детектора вполне конкретная задача — наблюдать грав волны, которые являются решением ОТО. Мы не пытаемся найти подтверждение какой-то другой теории, мы не говорим, что наблюдения опровергают другие теории. Наше утверждение такое: мы регистрируем сигнал, который с очень большой точностью совпадает с ОТО, и это точно не шар для боулинга упал. И мы говорим, что вот у нас есть сигнал, который подтверждает ОТО. Если у вас есть теория, которая тоже описывает такой сигнал — пожалуйста, вот вам данные, проводите тот же анализ для своей теории, мы только за.
                                          Возможно, мы пропускаем множество других сигналов, но мы не знаем, что это может быть и как это обрабатывать, а с учетом множества глитчей и шумов нужен какой-то автоматический фильтр на входе, чтобы отделить потенциальный сигнал, все же ресурсы не безграничны.


                                          Так мы ограничиваем себя, конечно. Но некоторые теории можно проверить — как с этими поляризациями. Мы берем сырые данные, еще до фильтра, и проверяем на модифицированной ОТО. И вот получаем, что обычная ОТО на этом сигнале работает лучше.

                                          • +2
                                            Спасибо. Ещё парочка вопросов если можно.
                                            Есть ли вообще гипотетическая возможность (при сегодняшних-завтрашних технологиях) отличить сигнал от шума вне конкретной модели? То есть можно ли будет родить модель на основе данных а не наоборот.
                                            Как реализуется плацебоустойчивость метода? Прогоняете ли вы белый шум через него для сравнения и тд?
                                            • +2
                                              Есть ли вообще гипотетическая возможность (при сегодняшних-завтрашних технологиях) отличить сигнал от шума вне конкретной модели?

                                              Да, особенно при таком хорошем сигнале. В принципе, изначально работает самый простой фильтр, не сопоставляя с ОТО, а просто ищет гармонический сигнал, похожий на то, что ждем. И таких сигналов очень много находится, но большинство отсеивается по разным параметрам. Я думаю, тут основная проблема в размерах кластеров для обработки данных в режиме реального времени:) А так все данные хранятся, и можно посмотреть, было ли что в прошлом интересное, отличное от ОТО. Например, ищут в прошлых наблюдениях сигналы от постоянных источников (типа пульсаров) через распределенные вычисления: Einstein@Home


                                              Как реализуется плацебоустойчивость метода? Прогоняете ли вы белый шум через него для сравнения и тд?

                                              Есть так называемые blind injection, когда зеркала смещаются искусственно как будто это ГВ, но знают об этом только два-три человека в коллаборации. И все начинают обрабатывать данные, как будто это настоящая ГВ. В самом конце только, когда уже чуть не статью садятся писать, им говорят: а вот и нет, была проверка. Но на самом деле это работает только есть ученые соглашаются не проверять каналы, где можно увидеть, что это blind injection.


                                              А так да, основная сложность во всей этой истории это как раз аккуратная калибровка инструмента и знание всех шумов, погрешностей и тп.

                                        • 0
                                          Остаётся задать вопрос: когда, наконец, гравимер запустят на орбиту? Там и шумов меньше, и с температурами попроще…
                                          • +2

                                            нууу… лет через пятнадцать запустят LISA, там не совсем на орбите, подальше, и частоты несколько другие — но похоже. А вообще, про шумы — это еще как посмотреть, там тоже хватает шумов, плюс настройка и обслуживание инструмента гораздо сложнее.

                                            • 0
                                              А откуда шумы в космосе?
                                              • +2

                                                Ну, шумы же это не только акустические вибрации. В LIGO это тепловые шумы зеркал и подвесов (броуновское движение частиц), собственно сейсмические шумы, частицы газа в вакууме бьются об зеркала, рассеяние света на неровностях зеркал, локальные гравитационные шумы (облако над детектором пролетело — притянуло зеркала немного, серьезно), квантовый дробовой шум и шум радиационного давления. В общем, кроме сейсмики и теплового шума, космос не особо поможет с остальными, а вакуум там прилично хуже...

                                                • +1
                                                  Космос:

                                                  — броуновское движение частиц крайне мало.
                                                  — сейсмических шумов нет
                                                  — газа нет
                                                  — облаков над детекторами нет
                                                  — радиационное давление частично компенсируется простейшим экранированием.

                                                  Насколько я понимаю, «хороший вакуум» на земле содержать сложно, потому что давление. В космосе труба с «хорошим вакуумом» внутри «плохого» не будет испытывать сколь-либо существенного давления и может быть тонкой (и длинной).

                                                  Кстати, а нельзя скомпенсировать «плохой вакуум» большим расстоянием? Два зеркала на расстоянии в 1 а.е…
                                                  • +3
                                                    — броуновское движение частиц крайне мало.

                                                    Имелось ввиду тепловое внутри материала, но это как раз компенсируется малой температурой


                                                    — газа нет

                                                    Зато есть пыль, это же и определение хорошего вакуума


                                                    — облаков над детекторами нет

                                                    Зато, если на орбите, будет всякий космический мусор и прочие камни


                                                    — радиационное давление частично компенсируется простейшим экранированием.

                                                    Это давление самого лазера на зеркала, мощность флуктуирует — и возникает шум (или фотоны случайным образом прилетают и давят по-разному)


                                                    Кстати, а нельзя скомпенсировать «плохой вакуум» большим расстоянием?

                                                    В этом идея LISA и прочих — сделать расстояние между зеркалами в миллионы километров. Там действительно в этом смысле получше, но только частота детектирования сразу ползет вниз — вместо герц — миллигерцы, а там другие источники и другая физика.

                                                    • 0
                                                      Кстати, а нельзя скомпенсировать «плохой вакуум» большим расстоянием? Два зеркала на расстоянии в 1 а.е…
                                                      У гравитационной волны тоже есть длина…
                                              • +2
                                                Вот есть список: хотя по LISA уже провели испытание — по плану запуск основной миссии только 2034 году (и её ещё одобрить должны); так что похоже первыми будут китайцы с TianQin — он должен в 2025-2030 годах полететь.
                                              • 0
                                                А вот у меня другой вопрос: почему события такие редкие, и почему такие массивные? вроде бы же обещали регистрировать по событию чуть ли не каждый месяц, да и модели звездной эволюции вроде предсказывают типичный размер дыр, няз, в разы меньше зарегистрированных (5-10 м.с. против 30-60 обнаруженных). Это никого не волнует, или пока не знают что и думать?
                                                • 0
                                                  Угу. Как то странно что все ЧД примерно в одном диапазоне.
                                                  • +2
                                                    Таков диапазон регистрируемых частот на иструментах.
                                                    • 0
                                                      Слияние более близких, но менее массивных ЧД должно быть чаще. Слияние ЧД 100 +10 должно быть лучше видно и в принципе чаще.
                                                      • 0

                                                        Да, в общем, до детектирования ожидали массы около 10 солнечной, ну и частоты повыше. Но сейчас как раз получается, что частота попадает на наименее зашумленный участок спектра, так что вроде бы не сильно удивительно. Может быть, более легкие события просто пока не дотягивают по чувствительности высоких частот.


                                                        Тут вот нашел статью и ссылка на частоту детектирования для разных масс
                                                        image
                                                        В принципе, именно эти массы и оказываются наиболее вероятными.

                                                        • 0
                                                          Получается что средняя масса ЧД в паре 30? Это значит звезды были от 100?
                                                          • 0

                                                            Ну, около того, звезды близко к 100, но до 100 (там вроде для больших масс какие-то нестабильности).

                                                            • 0
                                                              это не касается первых звезд, там до 1000 насколько я помню.
                                                              И Абсолютно не понятно откуда берутся такие ЧД.
                                                              • 0

                                                                Говорят, что могут быть вообще primordial black holes. А тут вот обсуждают, как могут формироваться они в деталях.


                                                                Но вообще, конечно, любопытно, что там дальше надетектируют...

                                                  • +2
                                                    Могу ошибаться, но вроде как слишком высок уровень фонового шума, чтобы видеть слияния малых объектов. Статистическая значимость будет низкой и т.п.
                                                    • +2

                                                      Добавлю к правильным комментариям выше о том, что большая и меньшая масса просто не попадает в диапазон чувствительности. На самом деле, количество сигналов от ЧД такой массы и в самом деле было некоторым сюрпризом. Точнее, никто точно не знал, но думали, что их должно быть прилично меньше. С первого события уже понаписали кучу статей о том, почему это так, но вроде там нет никаких радикальных изменений в космологии, просто уточнения + больше знаний про механизмы формирования.

                                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                    Самое читаемое