Vakar gravitacinių bangų paieškos centras LIGO paskelbė apie keturis naujus gravitacinių bangų signalus. Kartu su anksčiau paskelbtaisiais, dabar žinome jau dešimt juodųjų skylių susijungimo signalų ir vieną neutroninių žvaigždžių signalą.
Naujai paskelbti signalai užfiksuoti dar pernai, stebėjimų periodo iki 2017 m. rugpjūčio 25 dienos metu, tačiau paskelbti tik dabar, baigus analizuoti surinktus duomenis. Apskritai LIGO kol kas stebėjimus vykdė tik dviem etapais – 2015 m. pabaigoje ir didžiąją 2017 metų dalį. Dešimt aptiktų signalų per tokį laikotarpį reiškia vidutiniškai vieną signalą per kiek daugiau nei mėnesį. Aptikta ir dar daugiau nei antra tiek signalų, kurie yra pernelyg neaiškūs, kad juos būtų galima laikyti tvirtais aptikimais. Visgi visi surinkti duomenys leidžia daryti įvairią statistinę analizę – pavyzdžiui, skaičiuoti, kaip dažnai vyksta juodųjų skylių susiliejimai, kokių juodųjų skylių būna Visatoje ir taip toliau. Kol kas įvertinta, kad per metus viename kubiniame gigaparseke erdvės įvyksta 110 – 3840 neutroninių žvaigždžių susiliejimų, 9.7 – 101 juodųjų skylių susiliejimų ir ne daugiau nei 910 juodųjų skylių – neutroninių žvaigždžių porų susiliejimų; be to, susiliejimai greičiausiai buvo dažnesni praeityje, nei dabar. Neutroninių žvaigždžių susiliejimai skleidžia gerokai silpnesnes gravitacines bangas, todėl nors jų aptikome dešimt kartų mažiau, nei juodųjų skylių susiliejimų, iš tiesų jų gali vykti gerokai daugiau. Rezultatų neapibrėžtumai kol kas dar labai dideli, bet laikui bėgant jie tik mažės, kai bus randama vis daugiau signalų.
Taip pat įvertinta, kiek ir kokių juodųjų skylių būna dvinarėse sistemose Visatoje. Vėlgi, rezultatai yra preliminarūs ir nelabai tikslūs, bet turimus duomenis gerai paaiškina modelis, pagal kurį žvaigždinės masės juodosios skylės susiformuoja ne didesnės, nei 45 kartus masyvesnės už Saulę. Maždaug tą patį prognozuoja ir teoriniai masyvių žvaigždžių evoliucijos skaičiavimai.
Visi dešimt juodųjų skylių ir vienas neutroninių žvaigždžių signalai paskelbti viešai prieinamame kataloge, taigi juos galės nagrinėti ir kiti mokslininkai, ne tik LIGO projekto nariai. Tad artimiausiu metu galime tikėtis ir daugiau įžvalgų apie juodąsias skyles. Prieš beveik trejus metus prasidėjusi gravitacinių bangų astronomijos era po truputį įsivažiuoja.
Šie rezultatai pristatyti dviejuose moksliniuose straipsniuose, kuriuos rasite arXiv: pirmasis ir antrasis.
Laiqualasse
„Dešimt aptiktų signalų per tokį laikotarpį reiškia vidutiniškai vieną signalą per kiek daugiau nei mėnesį“ – čia jeigu neskaičiuojant laiko, kai detektoriai išties veikia. Visiems iki šiol aptiktiems signalams prisireikė dviejų detektorių*, o vidutiniškai detektoriai kartu veikė tik apie 50% laiko (atskirai veikia po maždaug 60% laiko). Tad vidutiniškai su dabartiniais detektoriais buvo apie 1 signalas per 15 dienų.
O1 ir O2 vidutinis detektoriaus atstumas buvo ~80Mpc, O3 bus bent 120Mpc. GW šaltinių skaičius proporcingas atstumo kubui, tad planuojama apie (120/80)^3 = 3.3 karto dažniau aptikti gravitacines bangas nei iki šiol.
Kaip ir smagu bus turėti kartais signalą vieną kartą per penkias dienas, tačiau bus labai daug darbo su duomenų analize. Prieš 4 metus žmonės svajojo apie vieną GW signalą, o dabar jau galima girdėti nusiskundimų su problemomis turint per daug signalų :D
* gerai modeliuojamus signalus, pvz. juodųjų skylių ar dviejų neutroninių žvaigždžių susidūrimus, galima aptikti ir su vienu detektoriumi. „Chirp“ signalas nėra itin panašus į kokį nors kitą žinomą triukšmo šaltinį, tad bus ne vienas ir ne du aptikti signalai su vienu detektoriumi per Observing Run 3.
Ar turėdami tik vieną detektorių galime kažką pasakyti apie atstumą iki šaltinio, ar atstumo-masės plokštumoje gaunamas visiškai išsigimimas?
Atstumas visalaik problematiskas yra ir bus gravitacinems bangoms nepriklausomai ar vienas detektorius, ar du. Jei neklystu, atstumo informacija gaunama is bangos fazes, tad skirtumo didelio neturetu buti tarp 1 ir 2 detektoriu.
Antras detektorius padeda daugiausiai tuo, jog tiesiog gaunamas antras signalas, todel bendras SNR didesnis. Didesnis SNR -> geriau nustatyta bangos faze -> geriau nustatytas atstumas.
Vat kur labai daug problemu butu turint viena detektoriu vietoj dvieju, tai saltinio lokalizacija. Su vienu detektoriumi lokalizacijos beveik nebutu.
Kaip lengvai žmonės pripranta prie gero :)
Bet aš taip įsivaizduoju, kad bent pirminei analizei egzistuoja automatizuoti įrankiai, ir gaunant daugybę signalų bus galima juos panaudoti astrofizikiniams tyrimams (na, kad ir apie tų pačių juodųjų skylių pasiskirstymą) nelaukiant labai detalios kiekvieno įvykio analizės. Ar negerai galvoju?
Pirminei analizei yra daugiau nei pakankamai irankiu (pvz. O3 bus netgi planuojama issiusti pranesima observatorijoms apie dvieju neutroniniu zvaigzdziu susidurima dar pries joms susiduriant*, tik nezinau, ar spes sita padaryti), taciau pirmineje analizeje yra labai daug triuksmo saltiniu (glitches).
Dar tie patys irankiai ta pati signala gali labai skirtingai interpretuoti, dauguma ju duoda bent 20 labiausiai atitinkanciu signalu, kurie gali skirtis pvz. nuo 2+90 iki 40+40 saules masiu.
Kitaip sakant, problemu naudojant pirmines analizes yra labai daug ir kazin ar ju duomenis imanoma naudoti astrofizikiniams tyrimams.
Dabar bandoma tiesiog viska daugiau automatizuoti, t.y. pirminiams signalams automatiskai paleidziami sudetingesni skaiciavimai, kartu patikrinant ir duomenu kokybe. Jeigu nieko idomaus, t.y. iprastas juoduju skyliu susidurimas, tai jokios konkretesnes analizes nebus ir signalas bus dedamas i kataloga, o veliau su visu katalogu jau ir kitokios analizes bus daromos (populiaciju, GW echos ir t.t.)
* BNS signalas iki susijungimo truko apie 60-100s detektoriuje, priklausomai nuo zemiausio analizuojamo daznio, tad teoriskai imanoma aptikti signala dar pries BNS susijungus. Ar pavyks sita igyvendinti – paziuresim :)