Была ли Нобелевская премия по гравитационным волнам вручена на основе нарисованной от руки теоретической кривой? Были ли данные подогнаны более строго сейчас?

Чтобы понять историю рассматриваемой фигуры, важно понять некоторый контекст. В преддверии работы продвинутого LIGO широко ожидалось, что первые обнаружения будут происходить в виде относительно слабых сигналов, присутствие которых в данных можно было установить только путем сравнения с теоретическими шаблонами посредством согласованной фильтрации . (Как это было в случае со вторым событием, идентифицированным GW151226 .) Следовательно, были разработаны довольно сложные алгоритмы для идентификации таких событий и установления их значимости. Хотя эти методы очень строгие, они довольно абстрактны в том, как они обрабатывают данные.

Поэтому обнаружение GW150914 стало настоящей неожиданностью. Он исходил от гораздо более тяжелого двоичного кода, чем многие ожидали, в результате чего сигнал был намного громче и короче. На самом деле сигнал был настолько громким, что его присутствие можно было определить на глаз при просмотре данных. Чтобы проиллюстрировать это, в исследовательскую статью (1) был включен следующий рисунок:

Важно понимать, что эта цифра не была частью строгого статистического анализа данных. Вместо этого он был сгенерирован путем использования некоторых результатов тщательного анализа данных для создания репрезентативной формы волны с использованием числовой теории относительности, которая затем была наложена на данные. Насколько я понимаю, ряд шагов по наложению сигнала на данные (например, установление различных масштабов и смещений из-за его положения на небе) в основном выполнялись «на глаз».

Однако настоящий научный анализ данных был выполнен с помощью строгих алгоритмов, которые были разработаны заранее, в результате чего был получен настоящий «денежный график» исследовательской работы (1), рисунок 4:

Хотя это менее «привлекательно», чем рисунок 1, и его гораздо труднее интерпретировать для неспециалиста, именно этот рисунок устанавливает вне всяких разумных сомнений, что наблюдаемое событие LIGO на самом деле было гравитационными волнами, исходящими от слияния двойных черных дыр. Именно анализ, ведущий к этой цифре (и обнаружение нескольких более поздних событий), приводит к присуждению Нобелевской премии (не цифра 1).

Итак, ответы на ваши вопросы:

1. Никакая Нобелевская премия по гравитационным волнам не была вручена на основе «нарисованной от руки теоретической кривой».
2. Строгая подгонка данных произошла уже в исходной статье об открытии (и сопутствующих ей документах).

(1) Б.П. Эбботт и соавт. (научное сотрудничество LIGO и сотрудничество Virgo) Phys. Преподобный Летт. 116, 061102 DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102

Эта проблема немного сложна и по своей сути вращается вокруг утверждения копенгагенской группы во главе с Эндрю Джексоном о том, что данные LIGO не обрабатывались должным образом, неправильно обозначенный график и некоторые небольшие (но уже разрешенные) разногласия относительно прозрачности науки LIGO. .

Когда LIGO опубликовала свои первоначальные результаты, они включили график, который действительно был скорректирован в педагогических целях, но это был не тот сюжет, на котором LIGO основывал свое открытие. Эта ключевая деталь была неправильно понята (по понятным причинам, поскольку LIGO не упомянула в статье, что сюжет был педагогическим) Эндрю Джексоном и его командой, которые стремились воспроизвести обработку данных, выполненную LIGO.

После первоначального заявления Эндрю Джексона и его команды о том, что LIGO не справилась с шумом в своих данных должным образом, две независимые исследовательские группы (независимые от датской группы и от LIGO) углубились, чтобы определить, почему они получают результаты. и по существу определили, что копенгагенская группа допустила ошибку.

Основываясь на независимых статьях, опубликованных Джоном Моффатом (и др.) и Алексом Нильсеном (и др.), а также на внутреннем расследовании, проведенном LIGO, они выразили некоторые серьезные опасения, которые Эндрю Джексон как бы оскорбил, назвав статью Моффата «абсолютной мусор», фактически не решая вопросов, поднятых Моффатом и Нильсеном. Похоже, что Эндрю Джексон (во время статьи, на которую я ссылаюсь) хотел подготовить ответ на это, но, судя по интервью с Моффатом, кажется, что Джексон не полностью понял заявления Моффата, и газета будет вероятно, обратиться к этим неправильным понятиям.

Эти разбирательства были важны, поскольку больше прозрачности всегда лучше, но, похоже, подавляющее большинство сообщества продвинулось вперед, приняв ошибки, на которые указали три стороны, как достаточную причину, по которой Копенгагенская группа пришла к другим результатам. Все данные свидетельствуют о том, что в то время люди были очень обеспокоены, и теперь все они еще более уверены в себе, чем когда-либо прежде.

Итак, если кратко ответить на два вопроса, оказалось, что все было сделано строго с самого начала, был просто неправильно обозначенный сюжет и заблуждающийся Джексон, который заставил всех немного поволноваться.

Чтобы по-настоящему погрузиться в то, что привело к ошибке Копенгагенской группы, см. эту статью: https://www.quantamagazine.org/studies-rescue-ligos-gravitational-wave-signal-from-the-noise-20181213/