Сегодня было объявлено о сотрудничестве LIGO и Virgo (будет опубликовано в PRL, вы можете прочитать статью здесь ) о новом обнаружении гравитационных волн (GW170814).
Первые три события ( один раз , два , три ) были обнаружены двумя детекторами LIGO в США.
1 августа к наблюдениям присоединился европейский детектор Продвинутая ДЕВА , расположенный в Италии.
А уже 14 августа гравитационные волны от слияния двух черных дыр были зафиксированы всеми тремя детекторами.
Оценка местоположения всех зарегистрированных источников гравитационных волн.
GW170814 был идентифицирован с гораздо большей точностью с использованием данных трех детекторов.
О сигнале
Верхний ряд: отношение сигнал/шум для трех детекторов LIGO Hanford, LIGO Livingston и Virgo; средний ряд: изменение спектра сигнала во времени; нижний ряд: сигнал времени (цвет), отфильтрованный сигнал (серый) и наложенная модель GR (черный).
Как и в предыдущие три раза, источником сигнала стало слияние черных дыр массой 25 и 30 солнечных на расстоянии около 1,5 миллиарда световых лет. В результате слияния образовалась черная дыра массой ~53 солнечных масс, а ~2,7 солнечных масс превратились в гравитационные волны.
Отношение сигнал/шум 18 дает вероятность ошибочного сигнала 1 на 27 тысяч лет. Сам сигнал хорошо коррелирует с общей теорией относительности, никаких сюрпризов здесь нет. Самое интересное — это факт обнаружения на трёх детекторах, и дополнительные знания, которые мы можем из этого получить.
Все факты на столе
Продвинутая Дева
Европейский детектор расположен недалеко от Пизы, Италия.
Коллаборация Virgo объединяет ученых из Италии, Франции, Голландии, Польши и Венгрии.
Сам детектор аналогичен Advanced LIGO, но с меньшей чувствительностью из-за нескольких факторов: он несколько короче — длина плеч интерферометра здесь 3 км, а не 4, как в LIGO; подвески для зеркал выполнены из металла (меньшая добротность и больший тепловой шум); лазер менее мощный; системы контроля и фильтрации шума на более ранней стадии внедрения.
В результате чувствительность на высоких частотах в несколько раз меньше, чем у LIGO, а сам детектор довольно шумный.
В спектре четко виден нефильтрованный шум источника питания на частоте 50 Гц, а также пики различных управляющих сигналов.
Спектральная плотность шума детекторов (с отфильтрованным известным шумом).
Чем ниже шум, тем выше чувствительность детектора.
Как третий детектор помогает в обнаружении?
Низкая чувствительность Virgo затрудняет различение сигнала в шуме (как видно на второй картинке в статье), и без LIGO этот сигнал не считался бы достаточно надежным.Однако в сочетании с двумя детекторами LIGO он позволяет триангулировать местоположение источника с гораздо большей точностью.
Область расположения источника сигнала на небе: желтый — только LIGO, зеленый — LIGO и Virgo вместе, фиолетовый — байесовская оценка местоположения с учетом всех параметров модели на основе LIGO и Virgo. Справа: оценка диапазона источника.
Кроме того, третий детектор, расположенный в другой плоскости, позволяет делать оценки поляризации ГВ.
В общей теории относительности гравитационные волны растягивают и сжимают пространство перпендикулярно направлению своего распространения, и существуют две поляризации (х и +) 
Изображение Тома Данна
При попадании ГВ в детектор строго перпендикулярно плоскости интерферометра И ориентация плеч совпадает с поляризацией, амплитуда сигнала достигает максимума.
Если, например, волна x-поляризации попадет на детектор, повернутый относительно него на 45 градусов, то оба плеча вытянутся одинаково и интерференционная картина на выходе не изменится, то есть сигнала не будет. Если есть два детектора, расположенных в разных плоскостях, как LIGO и Virgo, амплитуда сигнала будет различаться не только из-за наклона относительно направления распространения, но и из-за разной ориентации детектора относительно поляризации.
Это позволяет оценить поляризацию ГВ.
Оба детектора LIGO расположены практически в одной плоскости и имеют схожую ориентацию, но Virgo расположен под большим углом, что существенно улучшает оценки.
Интересный момент здесь заключается в следующем: метрические теории гравитации (а ОТО — лишь одна из них) допускают не только тензорную (как в ОТО), но также векторную и скалярную поляризацию.
Возможность измерения поляризации позволяет нам проверить, действительно ли мы измеряем тензорную поляризацию.
Для этого в предположении скалярной или векторной поляризации проводятся те же расчеты для термоядерного синтеза, что и в случае общей теории относительности, и результат сравнивается с реальным сигналом.
В результате общая теория относительности оказывается более вероятной моделью, чем чисто скалярная или чисто векторная.
Что дальше?
Второй цикл наблюдений завершен, и ученые обрабатывают полученные данные.Детекторы обслуживаются, и следующий научный цикл начнется примерно через год. За это время будет увеличена мощность лазеров, уменьшены потери на рассеяние света и, возможно, добавлены сжатый свет .
Следите за обновлениями!
Дополнения
- Красивая симуляция слияния черных дыр
-
Красивая картинка неба с источниками ГВ
- Интерактивная карта неба с источниками
- В прошлой статье и обсуждениях на эту тему я был неосторожен в том, как обнаружить гравитацию.
волны могут помочь оценить скорость их распространения.
Подробности В частности, я сказал, что использование двух детекторов для «триангуляции» может дать хорошую оценку этой скорости.
Это не так, если оценивать скорость просто по задержке сигнала между двумя детекторами, то можно только ограничить эту скорость.
Определить направление распространения с помощью двух детекторов, да еще используя данные всех обнаружений, достаточно сложно, но и с учетом всех неопределенностей оценку можно дать с точностью до 50%.
Даже три детектора обеспечивают довольно низкую точность, в пределах процента.
Вы можете прочитать больше здесь.
Оценка, которую я дал, основана на оценке рассеяния гравитации.
волны, предполагая справедливость общей теории относительности.
То есть обнаружение позволяет с очень высокой точностью сказать, что дисперсии ГВ нет, а значит, в соответствии с ОТО, их скорость равна скорости света.
Спасибо Серж3лео за поправки.
-
Ваш Онлайн-Изображение
19 Oct, 24 -
Сводная Таблица Факторов Ранжирования Google
19 Oct, 24 -
Выпущена Geforce 9600 Gt
19 Oct, 24
