IT и строительный портал

Нa нaшиx глaзax рoждaeтся нoвaя oблaсть нaуки — грaвитaциoннo-вoлнoвoй aстрoнoмии. Oбнoвлeннaя oбсeрвaтoрия LIGO вo врeмя пeрвoгo пeриoдa нaблюдeний были зaписaны ужe три плeщутся вoлны силы тяжeсти — двa нaдeжныx и oднoгo вoзмoжнoгo. Всe oни были пoлучeны oт слияния чeрныx дыр звeздныx мaсс. В любoм случae, удaлoсь, в прeдeлax oшибки, сбрoсить пaрaмeтры чeрныx дыр и рaспoлoжeниe истoчникoв излучeния, a тaкжe пeрвый oбщий aнaлиз нaсeлeния, кaк чeрныe дыры. Oжидaeтся, чтo в ближaйшиe двa гoдa стaтистикa будeт рaсти знaчитeльнo, и учeныe приступят к экспeримeнтaльнoму изучeнию рaздeлa aстрoфизики, кoтoрый нa прoтяжeнии дeсятилeтий oстaвaлся oгрaничeнo в нeкoтoрыx тeoрeтикoв.

Рoждeствeнский пoдaрoк

Нoвoгoдниe прaздники — врeмя приятныx xлoпoт для всex нaс, в тoм числe и для учeныx. Тeм нe мeнee,
вeчeрoм 26 дeкaбря 2015 гoдa, нa фoнe oбычнoгo прaздничный пeрeпискa члeнoв кoллaбoрaций LIGO и Virgo зaрeгистрирoвaны в свoиx пoчтoвыx ящикax aнoмaльный всплeск дeятeльнoсть письмo. Этo oзнaчaлo тoлькo oднo: грaвитaциoннo-вoлнoвoй oбсeрвaтoрии LIGO зaписaл eщe oднo нaимeнoвaниe!

И дeйствитeльнo, в 03:38:53 UTC (пoлсeдьмoгo утрa пo мoскoвскoму врeмeни) двa дeтeктoрa LIGO пoчти oднoврeмeннo, с рaзницeй всeгo в oдну миллисeкунду, были зaписaны дoвoльнo сильнaя грaвитaция-этo вoлнa, кoтoрaя пoлучилa прeдвaритeльнoe oбoзнaчeниe G211117. Всплeск длился пoчти сeкунду, и признaнa систeмoй aвтoмaтичeскoгo слeжeния зa минуту. В тoт жe дeнь всeм тeлeскoпaм-пaртнeры нaблюдeния сeти GCN был oтпрaвлeн сигнaл нa этoт фaкт (циркуляр 18728), и в ближaйшиe дни мнoгo гaммa и oптичeскoгo тeлeскoпoв были приняты вo внимaниe для нaблюдeния (см. фaйл циркулярoв GCN). Пo гoрячим слeдaм был прoвeдeн в aвтoнoмнoм рeжимe-aнaлиз сoбытия, и пoслe двуx днeй, учaстники кoллaбoрaции мы ужe знaли, чтo oни дeйствитeльнo пoймaли втoрoй грaвитaциoннo-вoлнoвoй всплeск oт слияния чeрныx дыр. Для этoгo былo зaкрeплeнo пoстoяннoe нaзвaниe GW151226.

Шeсть мeсяцeв спустя, 15 июня, вo врeмя ежегодной встречи Американского астрономического общества, которая состоялась специальная пресс-брифинг, в котором, по уже традиции, без задержек, с битой, представители коллабораций объявила об открытии. Кроме того, оказалось, что в данных LIGO октября был и третий интересный случай, но это, к сожалению, не дотянуло до порог доверия, поэтому, коллаборации называют кандидата, но не является полным гравитационно-волновым всплеском. В Москве, в МГУ, в это же время прошло аналогичное мероприятие, в котором после шоу американского типа-обновления были и русские участники коллаборации.

Одновременно с эти спектакли были две научные статьи с результатами. Первый полностью посвящен гравитационно-волновому событие GW151226, и уже опубликованы в журнале Physical Review Letters (GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Собрании). Второй говорит для нахождения этих сигналов от слияния черных дыр, в течение первого сеанса работы aLIGO и описывается накопительное анализ трех зарегистрированных событий. В этой статье пока все, что есть в архив е-принтов (Binary Black Hole Mergers in the first Advanced LIGO Observing Run). И две статьи, которые вышли за авторством двух коллабораций: LIGO Scientific Collaboration и Дева Collaboration. Хотя инструменты у них разные, и итальянский детектор Дева еще не была введена в эксплуатацию после модернизации — направлены к общей цели, и потому, что анализ данных осуществляется совместно. Кроме того, на сайте LIGO доступны подробные технические сведения на каждое зарегистрированное событие.

Самое короткое сжатие результатов первого сеанса работы aLIGO показано на рис. 2. Эта скромная картинка показывает, на самом деле, текущее состояние гравитационно-волновой астрономии — науки, которая рождается на наших глазах. Гравитационно-волновой обсерватории LIGO, безуспешно искавшая гравитационные волны в первых встречах, были радикально модернизированы в 2008-2014, и с сентября прошлого года, снова выиграл, теперь называется aLIGO (Advanced LIGO). Первый наблюдательный сеанс длился четыре месяца: с 12 сентября 2015 по 19 января 2016 года. Чисто наблюдательного времени, а непрерывные примерно полтора месяца? все остальное время это технически работает, калибровки или занятия примечания, подпорченные очень большой шум.

Рис. 2. Три гравитации-волна событий, которые были обнаружены во время первого сеанса наблюдательного обновленный гравитационно-волновой обсерватории aLIGO. Изображение с сайта ligo.caltech.edu

За полтора месяца чисто данных LIGO зарегистрировано три события. Два из них гарантированно гравитация-волна взрывов, которые создаются от слияния черных дыр? они получили названия GW150914 (событие 14 сентября 2015, о котором и обсуждался в феврале прошлого года, см. новость Гравитационные волны — открыто!, «Данные», 11.02.2016) и GW151226 («рождественский подарок», события в ночь на 26 декабря). Третье событие, LVT151012, показал довольно скромный превышение над фоном и вместо GW (Gravitational Wave event) получил отметку LVT (LIGO-Дева Trigger event). Хотя полной уверенности в этом нет, физики, однако, склоняются к тому, что гравитация-это волна, и, следовательно, также должны быть приняты во внимание в той или иной степени, когда общий анализ событий.

На рис. 2 также показывает, какие черные дыры создали взрывы. Событие-торжественное открытие GW150914 был сильнее по всем статистика первого периода наблюдений это реагировать полная масса черной дыры примерно 60 масс Солнца (M☉). Другие два события были послабее, там оценка общая масса была раза в два-три раза меньше. Эта разница в весе очень важна, для нее два новых погружение проступали в данных или, иначе, тот факт, GW150914.

Следует отметить, что сейчас коллаборации сообщалось еще не все результаты, но только для поиска слияний черных дыр звездных масс, то есть с массами от 3M☉ до 99M☉. Порог нужен для того чтобы отрезать нейтронные звезды: по современным представлениям, компактный объект тяжелее трех масс Солнца может быть только черная дыра. Коллаборации также заявляют, что никаких других событий этого типа данных первого сеанса aLIGO нет. Но скоро, чтобы рассказать вам о двух системах: слияние самых тяжелых черных дыр и слияния нейтронных звезд (или друг с другом, либо с черной дырой). Был, если есть что-то интересное, авторы пока умалчивают.

Как смотрят на взрывы

История о том, что гравитационные волны и как работают детекторы, которые могут найти их, вы можете найти в нашей новой Гравитационные волны — открыто!, и на другие материалы (см., например, популярная статья S. Попов Эйнштейн был прав: гравитационно-волновой астрономии). Здесь мы расскажем о другой технический аспект эксперимента о том, как взрывы, гравитационные волны исходят от сырых данных, тем более, что сам факт GW151226 дает для этого хороший повод.

Первый, самый сильный гравитационно-волновой всплеск GW150914 было коротким и достаточно сильным. Взгляните на рис. 7 с нашей последней новости: они легко воспринимаются глазом непосредственно данные в виде типичной усиливающегося и убыстряющегося колебания на фоне остального шума. Эти несколько периодов колебаний, детектор прочно захватить, умещались тогда в 0,2 секунды. В отличие от него, декабрьский всплеск GW151226 был гораздо слабее, и невооруженным глазом не заметишь (рис. 3, верхняя часть). Тем не менее, было отмечено, гораздо больше, за одну секунду, во время 55 периодов колебаний, и это то, что позволило ему выделить из шумов.

Рис. 3. Гравитация-это волна GW151226 данных двух детекторов обсерватории LIGO: Hanford и Ливингстон. Вверх: данные за вычетом известные оркестровые шума с наличными над волновым профилем от гравитационной волны. Волнообразная форма черного колебания-это артефакт фильтрации данных? реальный гравитационно-волновой профиль, или, скорее, больше подходит маска, показана на рис. 4. Вниз: стоп-сигнала, излучаемого маской, шум, в зависимости от того, где на временной шкале эта маска применяется. Изображение из обсуждаемой статьи в Physical Review Letters

Методология выбор, это легко понять в этом соотношении. Представьте, что вы находитесь на шумной вечеринке, и дискуссии участников, в толпе сливаются для вас в общий шум, который вы не можете разбить его на слова. Но вдруг весь этот шум, слух улавливает свое имя. Это было сказано от кого-то с такой же интенсивностью, что весь этот разговор. Но очень хорошо известно, ваш ум настроен на признание, даже среди шумов — и так будет реагировать.

Нечто подобное происходит и при поиске волны гравитации. Физики ищут на данные это не «что-то», и колебательные сигналы очень специфический профиль, как на рис. 4, характеристика о гравитации-волны шип от слияния двух компактных объектов. Методология анализа данных используется для идентификации именно как знаки, и почти в режиме реального времени. (Справедливости ради надо сказать, что поиск мощные взрывы произвольной формы, «транзиентов» неизвестного происхождения, тоже в разработке, но это вторичная цель.)

Рис. 4. Маска, сайты, лучшее совпадение с данными при анализе события GW151226. Изображение из обсуждаемой статьи в Physical Review Letters

Так работает. Детектор снимает показания датчиков и тысячи раз в секунду, выделяется из них известные инструментальные шумы и выдает программа, остальные колебания (и показано на рис. 3, верхняя часть). Почти круглый год эти колебания все же остаточные шумы. Но физики надеются, что более из них могут попасться и гравитационно-волновой сигнал, то есть известный профиль. Таким образом, получают ожидаемый сигнал (рис. 4) и, как маску, «прикладывают» к данным, назначая наиболее сильный пик, маски с какой-то конкретной точке времени. Рассчитать размер покрытия, то есть насколько хорошо эта специфическая маска с вокруг времени совпадает с реальными данными. Затем, перенести же маску с времени очень мало, гораздо меньше периода колебания вновь преобразуются сумма покрытием. Затем, снова смещение, и так далее.

Каждый раз получаются разные цифры, но в среднем колеблется вокруг какой-то типичный для чистых шума значения. Эти цифры, разделен пополам от шума цена, который называется «отношение сигнал-шум» (SNR, signal-to-noise ratio). Это те, которые отображаются в форме. 3, под. Кажется, что SNR, как правило, прыжки на область 1-2 раза достигает даже 3-4, но выше обычно не поднимается. И, самое главное, эти шумы ведут себя в двух детекторы полностью независимым, не скоррелированным образом.

Это процесс сравнения идет непрерывно, в режиме реального времени, и используется для сравнения нет, но тысячи готовые, слегка отличаются маски. Эти маски рассчитаны заранее на основе громоздких численных расчетов о том, как соединены друг с другом черных дыр различных масс и с различным вращением.

Гонка сигнала с фоном

И теперь момент истины. Когда в следующий сравнению с одной из масок дает очень хорошее совпадение, отношение сигнал-шум SNR оказывается аномально большим. На графике SNR от времени появляется резкий пик, как на рис. 3, под. Если удача падает в два детекторы LIGO, и с такой же маской и с разницей по времени не более 15 миллисекунд, это вызывает автоматического включения программы поиска: обсерватория регистрирует событие кандидат.

Здесь, кстати, более четко представляет свою роль в продолжительности сигнала. Пусть сигнал является слабым, чтобы контролировать более слабый шум, но если это повторяется на протяжении десятков циклов, без перерыва, во время набежит довольно большой верхний слой с соответствующей маской. Сигнал такого размера, как на рис. 3, остался бы незамеченным, если бы он длился всего несколько периодов. Но проступал данных для целого секунд, и из-за стойкости удалось выбраться из шума и привести к срабатыванию триггера.

Конечно, это положительное само по себе не означает регистрации волны гравитации. Потому что иногда звуки, которые еще можно сделать так, что SNR в обоих детекторов оказался большой. Вопрос только в том, насколько часто или редко, как ложно-положительные срабатывания, т. е. состояние, когда инструментальная и другие случайные шумы таковы, что напоминают гравитация-это волна.

Для того, чтобы их оценить, требуется, во-первых, тщательный анализ, который трудно сделать на лету, и, во-вторых, информация о том, как ведут себя шум в показания детектора. Для этой цели программа получает статистику событий-кандидатов и определенные критерии, выделяет их «показания»: чем выше индикатор, тем больше напоминает шум будет-это факт. Затем изготовленный распределение событий в этом с больше (оранжевые квадраты на рис. 5). И, наконец, зная характеристики шума, программа может построить такое же распределение для чистых шума (гистограмма на рис. 5). Для большей надежности, коллаборации LIGO и Virgo решили проводить этот анализ для двух различных методов; на рис. 5 отображается только один из них.

Рис. 5. Распределение событий по индикаторной больше ρc. Гистограмма показывает распределение шума, отдельных точек — статистика событий-кандидатов. Две точки, отклоняющиеся от шума, LVT151012 и GW151226. Самый сильный факт GW150914 здесь, кажется, не, выходит далеко за границы шкалы. Изображение из обсуждаемой статьи в Physical Review Letters

На рис. 5 показывает, что два события выбиваются из «здоровый» гистограммы. Декабрьское событие GW151226 так далеко, что вероятность случайного сочетания факторов оценивает в этом методе не делается. На основе данных от шума можно только сказать, что ложных срабатываний события такой силы происходят реже, чем раз в 160 тысяч лет, так что вероятность встретить его в 45 дней серии данных — меньше одной десятимиллионной. Таким образом, статистическая точность то, что этот факт — реальное погружение, нет шума, превышающих 5σ. Второй способ анализ показал, сопоставимого статистического значения — 4,5 в.

Списать этот факт по каким-то неизвестным внешнего источника вибрационного или электромагнитного происхождения и нереально. Внешней среды постоянно контролируется множеством датчиков, и в момент этот факт не выявил превышение нормы. Вывод: перед нами вторая надежное гравитация-это волна.

И здесь с октябрьским факт LVT151012 не все так ясно. Оценка ложно-положительный триггер для сигнала это напряжение очень умеренно — один раз в несколько лет. Это дает статистическую значимость на уровне 2σ или даже чуть ниже. Скорее всего, это была настоящая гравитация-это волна, но полной гарантии здесь не может дать. Тем не менее, в общий статистический анализ гравитация-волна событий, как события-кандидаты, чтобы использовать, когда аккуратный подход, не запрещается.

Вычитаем метров с черные дыры

Если феврале сообщении акцент был сделан на открытие гравитационных волн, теперь коллаборации LIGO и Virgo подчеркивают основную мысль. Первый факт не остался? мы видели, вторая и, скорее всего, третья волна гравитационных волн. Итак, перед нами распахнулось тяжести-типичное окно в Космос! Мы не только слышим, гравитация-волна «аварии» космоса, но и узнать параметры источники и, при случае, сопоставить их с другими методами обследования. И когда такие события, найти довольно, мы можем делать выводы относительно эволюции звезд, скоплений, других объектов. В общем, мы начнем изучать Вселенную, как не знали!

И весь этот огромный учебный план опирается на простой, на самом деле, но впечатляющий факт. Достаточно, чтобы тщательно измерить профиль пришел из брызг волн гравитации — и мы узнаем о породившее их слияние черных дыр. Абсолютно все, без преувеличения. Поясним, как это делается и какие вышли результаты.

Масса

Вы будете смеяться, но черные дыры-это самая простая форма существования материи во Вселенной. Кирпичи, например, это форма, пористость со сложной геометрией, химический состав и т. д. газовые облака формы нет, но тоже есть химический состав. Даже у нейтронных звезд есть много интересных свойств. И только черные дыры от них ничего, не все. Черная дыра характеризуется только массой и вращением. Следовательно, если две черные дыры объединяются в пары, попадают в порочный круг, друг на друга и сливаются, то, в принципе, мы можем с точностью измерить этот процесс с помощью общей теории относительности. Поэтому достаточно установить массу черной дыры, а также размер и направление их вращения вокруг своей оси — и вуаля, мы можем предсказать с точностью профиль гравитация-волны взрыва, который придет от такого слияния.

Этот набор может быть отменено. Мы можем измерить много различных профилей для различных масс и вращения (это те маски, о которой говорилось выше), а затем сравнить их с поймали сигнал. Найти, какой из них лучше описывает, таким образом, мы можем восстановить параметры слияния черных дыр. На самом деле, конечно, есть ошибки одних и тех же данных, а также сложность численного решения сложных настроек. Но это не мешает измерить основные параметры с какой-то погрешностью.

Рис. 6. Масса известных черных дыр. Фиолетовый появляется население черные дыры, которые были обнаружены и были измерены в x-двойные системы? голубой — черные дыры, из трех событий LIGO. Изображение с сайта ligo.caltech.edu

Подробные сводки параметров черных дыр, и все три события, показанные во второй, более подробной статьи коллабораций. Общая масса пары были примерно 65M☉, 22M☉ и 37M☉ для GW150914, GW151226 и LVT151012 соответственно. В более возможно событие GW150914 две черные дыры, имеют примерно такой же массы? в двух других — массы различается примерно вдвое. Энергия, унесенная гравитационными волнами, составила примерно 3M ЦИФРОВОЙ, 1M цифровой и 1,5 M☉ соответственно. Эта энергия стала энергией покоя (т. е. от массы) в гравитации-характерное излучение на долю секунды? человеческое воображение перед не в таких масштабах, силы просто пасует.

Вращение

Процесс слияния черных дыр сложным за счет собственного вращения каждого из них, и это накладывает свой отпечаток на форму тяжести-волны спайк. Если, скажем, оба черные дыры, быстро вращаются вокруг своей оси в том же направлении, что и общее орбитальное движение вокруг друг друга, то они проделают несколько поворотов до слияния, невращающиеся черные дыры. Если у вас вращение, наоборот, направлен против общего орбитального движения, то слияние будет получать меньше циклов. Если вращение является, как правило, направлены несколько произвольно, то потенциальная слияния кроме того, становится более сложным.

Потому что влияние вращения на форму, погружение невозможно, то нынешние показатели не позволяют точно измерить вращение исходных черных дыр. Тем не менее, в случае GW151226 удалось определить достоверно, что по крайней мере одна черная дыра до слияния вращалась достаточно быстро: момент импульса была не менее 20% от максимально возможного значения. До сих пор нет никаких данных для вращающихся черных дыр не было вообще. В будущем, более аккуратные измерения профиля шип, и в особенности, наблюдение действия стеклования вы получите более четкие значения (см. видео, которые объясняют влияние прецессии в гравитационно-волновой всплеск).

Что касается конечных черные дыры, то и в трех случаях это, конечно, сильно вращалась — только потому, что происходит от слияние ищут друг вокруг другого предмета. Их вращение оценивается в 60-70% от максимально возможного.

Расстояние

Расстояние от источника гравитации-волны радиации тоже рассчитывается с использованием информации, которую мы получили от всплеску. Если мы измерили волны профиля, мы знаем массы, то есть, у нас есть совершенно уникальные рассчитать излученную мощность. Жестко связано с другим, никакой свободы интерпретации не существует. Так что, с измерения диапазон проистекает волны, мы можем рассматривать, как далеко он прибыл всплеск — потому что диапазон ослабляется пропорционально расстоянию (см. несложные расчеты в предыдущей новости). Таким образом, астрофизики называют слияние черных дыр, стандартные сирены — в соотношении с «стандартные свечи», который используется для определения расстояний до галактик.

Здесь, однако, есть одна деталь: диапазон нас дошедшего сигнала зависит не только от расстояния от источника, но и от ориентации плоскости орбиты относительно направления на Землю. Эти две зависимости можно разделить, если измерить поляризацию волны, или, если слияние будет сопровождаться сильной орбитальной прецессией и вы можете увидеть в профиле сигнала. С данной парой детектора до тех пор, пока не удается, поэтому расстояние не измеряется с большой точностью. Расстояние до взрывов GW150914 и GW151226 оценивается в 420 и 440 мегапарсек с погрешностью почти в 50%, который отвечает за красное смещение z ≈ 0,1. Событие-кандидат LVT151012 пришел с расстоянии 1000 Мпк, с красное смещение z ≈ 0,2; нет сомнений, что был так слаб.

Вот это полезно, кстати, добавить, что, поскольку источники находятся в важной удалить, исходя из этих гравитационные волны, которые испытывают красное смещение. Следовательно, видимый нами период осцилляций в (1 + z) раз больше, чем оригинал, и это должно стать изменение при расчете масс черных дыр.

Направление

Астрофизикам, конечно, я хочу, чтобы вы знаете, это не только тот факт, что вселенная что-то «бабахнуло», но и где именно это произошло. Тогда они пошлют там и телескопы, и они будут пытаться найти то же самое событие в оптическом, гамма и другие области электромагнитного излучения, и может даже поймать прилетевшие оттуда нейтрино. Это всесигнальная диагностика места событий — мечта современной астрофизики.

Ссылка на источник гравитационных волн может определить, во-первых, разность времени прибытия сигнала на несколько детекторов, и, во-вторых, от их относительной отклик. Теперь, когда работают всего два индикатора, удается эффективно использовать только первый метод. В результате, направление на источник восстановлен до очень плохого, а четкое направление, в котором забрали дуги, которые охватывают почти полнеба (рис. 7). В будущем, когда заработает третий детектор гравитационно-волновой сети, Дева, локализации источников на небе будет гораздо точнее.

Рис. 7. Район южного неба, в котором, в соответствии с измерения LIGO, находятся источники событий GW150914 и GW151226. Изображение с сайта ligo.caltech.edu

Что говорят результаты

Два подтвержденных слияния и возможно — статистика, мягко говоря, скромный. Но даже сейчас позволяет делать выводы о физике и свойствах Вселенной, которые до этого были недоступны сразу меры.

Проверка ОТО

Во-первых, профиль гравитация-волны спайк очень хорошо согласуется с ожиданиями общей теории относительности. ОТО был протестирован в пределах солнечной системы, но только в приближении слабого гравитационного поля и на более низких скоростях. Теперь у нас есть первые данные о том, как ведет себя гравитация в сильных полях и при релятивистском движении объектов (скорость черных дыр во время слияния достигали половины скорости света), — и это означает, что мы можем контролировать свой день в ранее недоступных местах.

Во-вторых, это подробная статья, посвященная совокупному анализ трех случаев, перечисленных исходя из данных ограничений на коэффициенты, в рамках так называемого постньютоновского формализма. Ни в одном из них не было найдено существенное отклонение от ожиданий ОТО. Странно, что некоторые размера лучше, ограничиваясь более сильный всплеск GW150914, в то время как другие — более большие обострение GW151226.

Механизм образования

Во-вторых, три слияния шести исходных черных дыр. С такой пусть небольшой, но статистически мы можем попытаться построить распределение с массами черных дыр, и сравнить теоретические предсказания о том, как могут образовываться пары черных дыр звездных масс. Здесь есть два основных сценария: изолированное развитие (две тяжелые звезды с самого начала были вместе, а потом один за другим превратились в черные дыры) и динамическое образование (черные дыры формируются независимо, а затем из-за динамики в тесную стаю, они создали касается состояния).

Казалось бы, где мы узнаем, как образовалась пара черных дыр, если мы видим только последнюю секунду их совместной жизни? Оказывается, согласно расчетам, изолированная эволюция обычно дает пару черных дыр вблизи массы, и различие масс вдвое и уже в таком случае маловероятно. Динамический сценарий, и предпочтительно близко масс, но и очень разные пары здесь тоже возможны. Кроме того, эти два механизма дают различные прогнозы направления вращения две черные дыры.

До сих пор данные не позволяют дать четкое предпочтение для конкретного механизма. Но в будущем, когда статистики будет больше, а измерения — точнее, результаты станут более конкретные. Кто знает, может быть, через десять лет мы уже не говорим о двух разных групп населения «чернодырных пар», которые отделены от механизма их рождения, и будет считать, взрывы GW150914 и GW151226 первыми ласточками двух популяций. Так или иначе, но тот факт, что на протяжении десятилетий было только судьбу теоретической астрофизики, становится на наших глазах-это доступно экспериментальной проверке. Подробнее об этих измерениях и планах на будущее, читайте в материале. М. Мусина за волной волна.

Темп слияний

Другой размер, что астрофизики до сих пор могли судить только косвенно, с ритмом слияния черных дыр, то есть, как часто происходят такие слияния в расчете на один кубический гигапарсек. До сих пор оценки, опирающиеся на разные случаи, отличались классы — на самом деле, поэтому, когда строили LIGO и другие детекторы не имеют доверия, когда тебя поймает первый гравитационно-волновой сигнал. Теперь, когда у нас есть роскошь, чтобы 2 или 3 слияния полтора месяца чисто наблюдений, у нас уже есть пилотный цена: общий темп слияний черных дыр звездных масс находится в пределах 9-240 слияний в год в объеме один кубический гигапарсек. Не очень точно, конечно, но это реальное число, подкрепленное наблюдениями.

Вообще, конечно, ритм слияния черных дыр различных масс будут также разные: тяжелые черные дыры менее из легких, но, с другой стороны, «я слышу» издалека. Если опираться только на данные, то можно только сказать, что в одном кубическом гигапарсеке в год, как ожидается, несколько штук мощных события » GW150914 и несколько десятков (или сотен) более слабых соревнованиях типа GW151226. Вы можете также оценить ритм теоретически, на основе выделения из массы, которая была получена из этих данных. Там ошибок больше. Выше модели, от 9 до 240 слияний/(год·Гпк3), охватывает диапазоны, полученных всеми этими методами.

Зная свой темп, накопив опыт в оценке шума, а также опираясь на проекты LIGO, мы можем оценить, что LIGO может рассчитывать в ближайшем будущем. Несколько фактов во второй сеанс, который начинается осенью, и несколько десятков таких слияний — в третьем. Может быть, эти соображения, вполне зрячие и обоснованные, теперь самый главный повод для волнения. Они четко говорят, что ближайшие несколько лет станут периодом бурного роста гравитационно-волновой астрономии.

И в конце — цитаты Кристофера Берри, один из участников коллаборации LIGO автора и очень информационный блог с гравитационно-волновой астрономии: «мы живем в будущем, сейчас. У нас, возможно, не летающие скейтборды, но сезон гравитационно-волновой астрономии уже наступила. Не в 20 лет, в следующем десятилетии, не в пять лет, и сейчас. LIGO не просто открыл новое окно. Она вместо того, чтобы его увидеть, и он вышел, прежде чем ударная волна выдержать все стенки здания. Это все так вдохновляет, что я даже не могу получить нормальный перевод. Вводные слова в все статьи из гравитационно-волновой астрономии будет отныне и навсегда это другие».

Источники:

1) LIGO Scientific Collaboration and Дева Collaboration. GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Собрании // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. P. 241103.

2) LIGO Scientific Collaboration, Дева Collaboration. Binary Black Hole Mergers in the first Advanced LIGO Observing Run // arXiv:1606.04856 [gr-qc].

3) Технические спецификации для отдельных событий: GW150914, LVT151012, GW151226.

См. также:

1) LIGO Does It Again: A Second Binary Robust Black Hole Собрании Observed — пресс-релиз и сопроводительные материалы на сайте LIGO.

2) Гравитационные волны — открыто!, «Данные», 11.02.2016.

3) C. B. Попов. Эйнштейн был прав: гравитационно-волновой астрономии.

4) M. Мусин. За волной волна.

5) E. М. Липунов. Гравитация-типичное небо.

6) Блог Кристофера Берри, член коллаборации LIGO, подробный рассказ о нью-гравитация-волна соревнованиях.

7) LIGO Magazine — полупопулярный журнал коллаборации LIGO, выходит два раза в год.

Игорь Иванов