Pêlên nezelaliyê

Di Çileya îsal de, hate ragihandin ku çavdêriya LIGO, dibe ku bûyera duyemîn a yekbûna du stêrkên notronê tomar kir. Ev agahdarî di medyayê de pir xweş xuya dike, lê gelek zanyar dest bi gumanên cidî dikin di derbarê pêbaweriya vedîtinên "astronomiya pêlên gravîtîk" yên ku derdikevin holê.

Di Nîsana 2019an de, detektora LIGO li Livingston, Louisiana, berhevokek tiştên ku bi qasî 520 mîlyon salên ronahiyê ji Dinyayê dûr in, dît. Ev çavdêriya, ku tenê bi yek dedektorê, li Hanfordê, hate çêkirin, bi demkî hate asteng kirin, û Virgo diyarde tomar nekir, lê dîsa jî ew wekî nîşanek têr a fenomenê dihesiband.

Signal Analysis GW190425 îşaret bi lihevketina pergaleke dutayî ya bi girseya giştî ya 3,3 - 3,7 qat ji girseya Rojê kir (1). Ev bi zelalî ji girseyên ku bi gelemperî di pergalên stêrkên neutron ên dualî yên Rêya Şîrî de têne dîtin mezintir e, ku di navbera 2,5 û 2,9 girseyên rojê de ne. Tê pêşnîyar kirin ku vedîtin dibe ku nifûsa stêrkên neutronî yên ducar ku berê nehatine dîtin temsîl bike. Her kes ji vê pirbûna heyînên ji neçariyê hez nake.

1. Dîmenîkirina lihevketina stêrka notronê GW190425.

Rast e ku GW190425 ji hêla yek dedektorek ve hatî tomar kirin tê vê wateyê ku zanyar nekarîn cîhê rast diyar bikin, û di nav rêza elektromagnetîk de şopek çavdêriyê tune ye, wekî di bûyera GW170817 de, yekem yekbûna du stêrkên neutronî yên ku ji hêla LIGO ve hatine dîtin (ku ew jî guman e. , lê bêtir li ser wê li jêr). Dibe ku ev ne du stêrkên notronê bin. Dibe ku yek ji tiştên Çala reş. Dibe ku herdu jî bûn. Lê wê hingê ew ê ji her kunên reş ên naskirî piçûktir bin, û modelên ji bo pêkhatina kunên reş ên binar dê ji nû ve werin çêkirin.

Ji van model û teoriyan pir zêde hene ku meriv pê re biguncîne. An jî dibe ku "astronomiya pêlên gravîtasyonê" dê dest pê bike ku li gorî hişkiya zanistî ya qadên kevn ên çavdêriya fezayê biguncîne?

Gelek pozîtîfên derewîn

Alexander Unziker (2), fîzîknasê teorîk ê Alman û nivîskarê zanistên populer ên rêzdar, di meha Sibatê de li ser Medium nivîsand ku, tevî hêviyên mezin, detektorên pêlên gravîtasyonê LIGO û VIRGO (3) di salekê de tiştek balkêş nîşan nedan, ji bilî pozîtîfên derewîn ên rasthatî. Li gorî zanyar, ev yek gumanên cidî der barê rêbaza ku tê bikar anîn de çêdike.

Bi Xelata Nobelê ya Fîzîkê ya 2017-an re ku ji Rainer Weiss, Barry K. Barish û Kip S. Thorne re hat dayîn, dixuye ku pirsa ka pêlên gravîtasyonê dikarin werin tesbît kirin yekcar û her dem çareser bû. Biryara Komîteya Nobelê eleqedar dike tespîtkirina sînyala zehf xurt GW150914 di konfêranseke çapemeniyê de di Sibata 2016-an de hat pêşkêş kirin, û îşaretek GW170817 ya berê hatî destnîşan kirin, ku ji yekbûna du stêrkên neutronî ve hatî destnîşan kirin, ji ber ku du teleskopên din îşaretek lihevhatî tomar kirin.

Ji hingê ve, ew ketin plana zanistî ya fermî ya fîzîkê. Vedîtinan bersivên bi coş peyda kirin, û di astronomiyê de serdemek nû dihat hêvî kirin. Diviyabû pêlên gravîtasyonê bibin "pencereyek nû" ji Gerdûnê re, li cebilxaneya teleskopên berê yên naskirî zêde bikin û bibin sedema cûreyên bi tevahî nû yên çavdêriyê. Gelekan ev keşf bi teleskopa Galileo ya sala 1609an ve dan ber hev. Zêdetir hestiyarbûna detektorên pêlên gravîtasyonê hê bêtir bi coş bû. Hêviyên bi dehan vedîtin û vedîtinên balkêş di dema çerxa çavdêriya O3 de ku di Nîsana 2019-an de dest pê kir pir bûn. Lêbelê, heya nuha, Unziker destnîşan dike, tiştek me tune.

Bi rastî, yek ji îşaretên pêlên gravîtasyonê yên ku di van çend mehên borî de hatine tomarkirin, serbixwe nehatine piştrast kirin. Di şûna wê de, hejmareke zêde ya nediyar a erênî û nîşaneyên derewîn hebû, ku piştre hatin daxistin. Panzdeh bûyer di testa erêkirinê de bi teleskopên din re têk çûn. Her wiha 19 sînyalên ji testê hatin derxistin.

Hin ji wan di destpêkê de pir girîng hatin hesibandin - mînakî, GW191117j bûyerek bi îhtîmala yek di 28 mîlyar salan de, ji bo GW190822c - yek di 5 mîlyar salan de, û ji bo GW200108v - 1 ji 100 re hate texmîn kirin. salan. Li ber çavan ku heyama çavdêriyê ne salek temam bû, gelek pozîtîfên weha yên derewîn hene. Dibe ku di rêbaza nîşankirinê de tiştek xelet hebe, Unziker şîrove dike.

Pîvanên dabeşkirina sînyalan wek "çewtî", li gorî wî, ne zelal in. Ew ne tenê nêrîna wî ye. Fîzîknasa teorîk a navdar Sabina Hossenfelder, ku berê kêmasiyên di rêbazên analîzkirina daneya detektora LIGO de destnîşan kiribû, li ser bloga xwe wiha şîrove kir: “Gelo ev serê min diêşe. Ger hûn nizanin çima dedektorê we tiştek ku hûn ne li bendê ne hildibijêre, hûn çawa dikarin pê bawer bin gava ku ew tiştê ku hûn hêvî dikin dibîne?

Şirovekirina xeletiyê destnîşan dike ku ji bo veqetandina nîşaneyên rastîn ji yên din pêvajoyek sîstematîk tune, ji bilî dûrxistina nakokiyên berbiçav bi çavdêriyên din re. Mixabin, bi qasî 53 bûyerên "vedîtinên namzedan" yek tişta hevpar heye - ji xeynî nûçegihanê tu kesî ev yek nedît.

Medya meyil dike ku zû vedîtinên LIGO/VIRGO pîroz bike. Dema ku analîz û lêgerînên paşerojê yên ji bo piştrastkirinê bi ser nekevin, wekî çend meh in, di medyayê de êdî coş û rastkirin tune. Di vê qonaxa kêm bandorker de, medya qet eleqe nîşan nade.

Tenê yek tespîtek diyar e

Li gorî Unziker, heke me pêşveçûna rewşê ji ragihandina vekirina bilind a sala 2016-an vir ve şopand, gumanên heyî divê ne surprîz bin. Yekem nirxandina serbixwe ya daneyan ji hêla tîmek li Enstîtuya Niels Bohr li Kopenhagê bi serokatiya Andrew D. Jackson ve hate kirin. Analîza wan a daneyan di nav sînyalên mayî de, ku eslê wan hîn ne diyar e, tevî îdiayên tîmê ku hemû anomalî tê de. Nîşan têne çêkirin dema ku daneyên xav (piştî pêşdibistanên berfireh û fîlterkirin) bi qalibên ku jê re tê gotin têne berhev kirin, ango ji hêla teorîkî ve îşaretên çaverêkirî yên ji simulasyonên hejmarî yên pêlên gravîtasyonê têne berhev kirin.

Lêbelê, dema ku daneyan analîz dikin, pêvajoyek wusa tenê gava ku hebûna nîşanê were saz kirin û şeklê wê bi rastî were zanîn guncan e. Wekî din, analîzkirina nimûne amûrek xapînok e. Jackson di dema pêşkêşkirinê de ev yek pir bandorker kir, prosedur bi naskirina wêneya otomatîkî ya plaqên gerîdeyê re berhev kir. Erê, çu pirsgirêkek xwendina rast a li ser wêneyek şêrîn tune, lê tenê heke hemî otomobîlên ku li nêzîkê derbaz dibin xwedî plaqên lîsansê yên tam mezinahî û şêwaza rast bin. Lêbelê, heke algorîtma li ser wêneyên "di xwezayê de" were sepandin, ew ê plakaya lîsansê ji her tiştê geş bi deqên reş nas bike. Ya ku Unziker difikire ku dikare bi pêlên gravîtasyonê re bibe ev e.

3. Tora detektorên pêlên gravîtasyonê yên li cîhanê

Di derbarê metodolojiya tespîtkirina sînyalê de gumanên din hebûn. Di bersiva rexneyê de, koma Kopenhagê rêbazek çêkir ku taybetmendiyên statîstîkî yên safî bikar tîne da ku nîşanan bêyî karanîna nimûneyan bibîne. Dema ku were sepandin, bûyera yekem a Îlona 2015-an hîn jî di encaman de bi zelalî xuya ye, lê ... heya nuha tenê ev yek. Pêlek gravîtîkî ya wusa bihêz dikare piştî demek kurt piştî destpêkirina detektorê yekem were gotin "bextê xweş", lê piştî pênc salan, nebûna vedîtinên piştrastkirî yên din dest bi fikaran dike. Ger di deh salên pêş de îşaretek girîng a îstatîstîkî tune be, dê hebe yekem dîtina GW150915 hîn jî rast tê hesibandin?

Hin kes wê bêjin ku paşê bû tespîtkirina GW170817, ango sînyala termonokleer a stêrkek neutronî ya binar, li gorî çavdêriyên enstrumental ên tîrêjên gama û teleskopên optîkî. Mixabin, gelek nakokî hene: vedîtina LIGO heta çend demjimêran piştî ku teleskopên din ev îşaret nekirin nehat keşif kirin.

Laboratoriya VIRGO, ku tenê sê roj berê dest pê kir, ti îşaretek naskirî neda. Wekî din, di heman rojê de li LIGO/VIRGO û ESA qutbûna torê hebû. Gûman li ser lihevhatina sînyalê bi hevgirtina stêrkek neutronî, sînyalek pir qels ya optîkî û hwd re hebûn. Ji hêla din ve, gelek zanyarên ku pêlên gravîtasyonê lêkolîn dikin, îdia dikin ku agahdariya araste ya ku LIGO bi dest xistiye, ji agahdariya ji du teleskopên din, û ew dibêjin ku dîtin ne bi tesadufî bû.

Ji bo Unziker, tesadufek pir xemgîn e ku daneyên hem ji bo GW150914 û hem jî GW170817, bûyerên yekem ên bi vî rengî ku di konfêransên çapameniyê yên mezin de hatine destnîşan kirin, di bin şert û mercên "anormal" de hatine bidestxistin û di wê demê de di bin şert û mercên teknîkî yên pir çêtir de nehatine nûve kirin. pîvandinên rêzikên dirêj.

Ev dibe sedema nûçeyên mîna teqînek supernova ya gumanbar (ku derket holê ku xeyalek e), lihevketina yekta stêrkên notronêew zanyaran neçar dike ku "salên şehrezayiya kevneşopî ji nû ve bifikire" an tewra qulikek reş a 70 rojî, ku tîmê LIGO jê re got ku pir bilez pejirandina teoriyên xwe.

Unziker hişyarî dide rewşek ku tê de astronomiya pêlên gravîtasyonê dê navûdengek nebaş bi peydakirina tiştên astronomîkî yên "nedîtbar" (ne weha) werbigire. Ji bo pêşîgirtina vê yekê, ew zelalbûna rêbazan, weşandina şablonên hatine bikar anîn, standardên analîzê, û danîna tarîxek qedandinê ji bo bûyerên ku serbixwe ne hatine pejirandin pêşkêşî dike.