Gelombang kahanan sing durung mesthi

Ing wulan Januari taun iki, kacarita observatorium LIGO nyathet, bisa uga kedadeyan kaloro saka penggabungan rong bintang neutron. Informasi iki katon apik ing media, nanging akeh ilmuwan wiwit duwe keraguan serius babagan linuwih saka panemuan "astronomi gelombang gravitasi" sing muncul.

Ing April 2019, detektor LIGO ing Livingston, Louisiana ndeteksi kombinasi obyek sing ana udakara 520 yuta taun cahya saka Bumi. Pengamatan iki, sing digawe mung siji detektor, ing Hanford, dipateni sementara, lan Virgo ora ndhaptar fenomena kasebut, nanging dianggep minangka sinyal sing cukup kanggo fenomena kasebut.

Analisis Sinyal GW190425 nuduhake tabrakan sistem biner kanthi massa total 3,3 - 3,7 kaping massa Srengéngé (1). Iki cetha luwih gedhe tinimbang massa sing umum diamati ing sistem bintang neutron biner ing Bima Sakti, yaiku antarane 2,5 lan 2,9 massa solar. Disaranake manawa panemuan kasebut bisa nggambarake populasi bintang neutron ganda sing durung diamati sadurunge. Ora saben wong seneng multiplikasi makhluk iki ngluwihi kabutuhan.

1. Visualisasi tabrakan lintang neutron GW190425.

Titik iku GW190425 direkam dening detektor siji tegese para ilmuwan ora bisa nemtokake lokasi sing tepat, lan ora ana jejak observasi ing sawetara elektromagnetik, kaya ing kasus GW170817, penggabungan pisanan saka rong bintang neutron sing diamati dening LIGO (sing uga diragukan). , nanging luwih akeh babagan ing ngisor iki). Bisa uga iki dudu rong lintang neutron. Mungkin salah sawijining obyek bolongan ireng. Mungkin loro-lorone padha. Nanging banjur bakal dadi bolongan ireng sing luwih cilik tinimbang bolongan ireng sing dikenal, lan model kanggo mbentuk bolongan ireng binar kudu dibangun maneh.

Ana akeh banget model lan teori iki kanggo adaptasi. Utawa mbok menawa "astronomi gelombang gravitasi" bakal mulai adaptasi karo kekakuan ilmiah bidang pengamatan ruang angkasa lawas?

Kakehan positif palsu

Alexander Unzicker (2), fisikawan teori Jerman lan penulis ilmu populer dihormati, wrote ing Medium ing Februari sing, senadyan pangarepan ageng, LIGO lan VIRGO (3) detektor gelombang gravitasi nuduhake apa-apa menarik ing taun, kajaba positif palsu acak. Miturut ilmuwan, iki nyebabake keraguan serius babagan metode sing digunakake.

Kanthi Bebungah Nobel Fisika 2017 dianugerahi Rainer Weiss, Barry K. Barish, lan Kip S. Thorne, pitakonan apa gelombang gravitasi bisa dideteksi kayane wis rampung sepisan. Kaputusan Komite Nobel prihatin deteksi sinyal banget kuwat GW150914 presented ing konferensi pers ing Februari 2016, lan sinyal wis kasebut GW170817, kang lantaran kanggo gabung loro lintang neutron, amarga loro teleskop liyane nyathet sinyal converging.

Wiwit iku, dheweke wis mlebu skema ilmiah resmi fisika. Panemuan kasebut nyebabake respon sing antusias, lan jaman anyar astronomi wis samesthine. Gelombang gravitasi mesthine minangka "jendela anyar" menyang Semesta, nambahake arsenal teleskop sing wis dikenal sadurunge lan ndadékaké jinis observasi anyar. Akeh sing mbandhingake panemuan iki karo teleskop Galileo 1609. Sing luwih antusias yaiku tambah sensitivitas detektor gelombang gravitasi. Pangarep-arep kanggo puluhan panemuan lan deteksi sing nyenengake sajrone siklus observasi O3 sing diwiwiti ing April 2019 akeh banget. Nanging, nganti saiki, Unziker nyathet, kita ora duwe apa-apa.

Sing tepat, ora ana sinyal gelombang gravitasi sing direkam sajrone sawetara wulan kepungkur sing wis diverifikasi sacara mandiri. Nanging, ana nomer inexplicably dhuwur saka positif palsu lan sinyal, kang banjur downgrade. Limalas acara gagal tes validasi karo teleskop liyane. Kajaba iku, 19 sinyal dicopot saka tes kasebut.

Sawetara kasebut wiwitane dianggep penting banget - contone, GW191117j dikira-kira minangka acara kanthi kemungkinan siji ing 28 milyar taun, kanggo GW190822c - siji ing 5 milyar taun, lan kanggo GW200108v - 1 ing 100. taun. Ngelingi yen wektu pengamatan sing dianggep ora mung setaun, ana akeh positip palsu. Bisa uga ana sing salah karo metode sinyal kasebut, komentar Unziker.

Kritéria kanggo klasifikasi sinyal minangka "kesalahan", miturut pendapate, ora transparan. Iku ora mung mratelakake panemume. Fisikawan teoretis terkenal Sabine Hossenfelder, sing sadurunge nedahake kekurangan ing metode analisis data detektor LIGO, menehi komentar ing blog dheweke: "Iki nggawe aku lara, wong. Yen sampeyan ora ngerti sebabe detektor sampeyan njupuk barang sing ora kaya sing dikarepake, kepiye sampeyan bisa dipercaya nalika ndeleng apa sing dikarepake?

Interpretasi kesalahan nuduhake yen ora ana prosedur sistematis kanggo misahake sinyal nyata saka wong liya, kajaba kanggo ngindhari kontradiksi sing jelas karo pengamatan liyane. Sayange, udakara 53 kasus "penemuan calon" duwe siji sing padha - ora ana sing ngerti, kajaba wartawan.

Media cenderung ngrayakake penemuan LIGO / VIRGO prematur. Nalika analisis lan telusuran sabanjure kanggo konfirmasi gagal, amarga wis pirang-pirang wulan, ora ana semangat utawa koreksi maneh ing media. Ing tataran kurang efektif iki, media ora nuduhake kapentingan ing kabeh.

Mung siji deteksi tartamtu

Miturut Unziker, yen kita wis ngetutake perkembangan kahanan kasebut wiwit pengumuman pembukaan profil dhuwur ing 2016, keraguan saiki ora bakal kaget. Evaluasi independen pisanan saka data kasebut ditindakake dening tim ing Institut Niels Bohr ing Kopenhagen sing dipimpin dening Andrew D. Jackson. Analisis data kasebut nuduhake korélasi aneh ing sinyal sing isih ana, sing asale isih ora jelas, sanajan tim kasebut nyatakake yen kabeh anomali klebu. Sinyal diasilake nalika data mentah (sawise pre-processing lan nyaring ekstensif) dibandhingake karo cithakan sing diarani, yaiku sinyal sing dikarepake sacara teoritis saka simulasi numerik gelombang gravitasi.

Nanging, nalika nganalisa data, prosedur kasebut mung cocog yen ana sinyal kasebut ditetepake lan bentuke wis dingerteni. Yen ora, analisis pola minangka alat sing nyasarké. Jackson digawe iki banget efektif sak presentation, mbandingaken prosedur kanggo pangenalan gambar otomatis saka piring mobil. Ya, ora ana masalah karo maca sing akurat ing gambar sing surem, nanging mung yen kabeh mobil sing liwat cedhak duwe plat lisensi kanthi ukuran lan gaya sing pas. Nanging, yen algoritma ditrapake kanggo gambar "ing alam", bakal ngenali piring lisensi saka sembarang obyek padhang karo bintik ireng. Iki sing dipikirake Unziker bisa kedadeyan ing gelombang gravitasi.

3. Jaringan detektor gelombang gravitasi ing donya

Ana keraguan liyane babagan metodologi deteksi sinyal. Kanggo nanggepi kritik, klompok Copenhagen ngembangake metode sing nggunakake karakteristik statistik murni kanggo ndeteksi sinyal tanpa nggunakake pola. Nalika ditrapake, kedadeyan pisanan September 2015 isih katon jelas ing asil, nanging ... nganti saiki mung iki. Gelombang gravitasi sing kuat kasebut bisa diarani "good luck" sakcepete sawise diluncurake detektor pisanan, nanging sawise limang taun, kekurangan panemuan sing dikonfirmasi luwih akeh bakal nyebabake keprihatinan. Yen ora ana sinyal sing signifikan sacara statistik ing sepuluh taun sabanjure, bakal ana katon pisanan GW150915 isih dianggep nyata?

Sawetara bakal ngomong yen mengko deteksi GW170817, yaiku, sinyal termonuklir saka bintang neutron biner, konsisten karo pengamatan instrumental ing wilayah sinar gamma lan teleskop optik. Sayange, ana akeh inconsistencies: deteksi LIGO ora ditemokaké nganti sawetara jam sawise teleskop liyane wis nyatet sinyal.

Lab VIRGO, diluncurake mung telung dina sadurunge, ora menehi sinyal sing bisa dingerteni. Kajaba iku, ana gangguan jaringan ing LIGO / VIRGO lan ESA ing dina sing padha. Ana keraguan babagan kompatibilitas sinyal kasebut karo penggabungan bintang neutron, sinyal optik banget, lan liya-liyane. Ing sisih liya, akeh ilmuwan sing nyinaoni gelombang gravitasi ngaku yen informasi arah sing dipikolehi LIGO luwih akurat tinimbang informasi loro teleskop liyane, lan padha ngomong sing nemokake ora bisa sengaja.

Kanggo Unziker, minangka kebetulan sing rada ngganggu manawa data kanggo GW150914 lan GW170817, acara pisanan sing dicathet ing konferensi pers utama, dipikolehi ing kahanan "ora normal" lan ora bisa direproduksi ing kahanan teknis sing luwih apik ing wektu kasebut. pangukuran saka seri dawa.

Iki ndadékaké warta kaya bledosan supernova (sing dadi khayalan), tabrakan unik lintang neutronmeksa ilmuwan kanggo "mikir maneh taun kawicaksanan conventional" utawa malah bolongan ireng 70-solar, kang tim LIGO disebut banget cepet konfirmasi teori sing.

Unziker ngelingake babagan kahanan ing ngendi astronomi gelombang gravitasi bakal entuk reputasi sing kondhang amarga nyedhiyakake obyek astronomi "ora katon" (yen ora). Kanggo nyegah kedadeyan kasebut, menehi transparansi cara sing luwih gedhe, publikasi cithakan sing digunakake, standar analisis, lan nyetel tanggal kadaluwarsa kanggo acara sing ora divalidasi kanthi mandiri.