Что может видеть LIGO, чего не может LISA, и наоборот?

Астрономы CNET обнаружили две невероятно быстрые звезды, застрявшие в спирали смерти, — цитирует Кевина Берджа, ведущего автора новой статьи в журнале Nature. Общий релятивистский орбитальный распад в затменно-двойной системе с семиминутным орбитальным периодом (не ArXiv?) и доктора философии . кандидат физиков в Калифорнийском технологическом институте, говоря:

LIGO может видеть то, чего не может LISA, а LISA может видеть то, чего не может LIGO, и есть несколько вещей, которые со временем могут перейти от видимости в LISA к LIGO».

Есть ли простой способ понять, какие «вещи» попадают в какие категории?

LIGO — это наземная обсерватория гравитационных волн, которая используется вместе с Virgo , в то время как LISA расшифровывается как « Космическая антенна лазерного интерферометра» и будет интерферометром GW-зонда, основанным на трех спутниках на гелиоцентрической орбите, отстающей от Земли.


Источник GIF

Орбитография и интерферометр космических аппаратов LISA - годовой оборот на гелиоцентрической орбите

Орбитография и интерферометр космических аппаратов LISA - годовой период обращения по гелиоцентрической орбите.

Ответы (1)

Детекторы гравитационных волн имеют частотный диапазон, к которому они чувствительны.

В случае LIGO это примерно от 10 Гц до 1 кГц. Нижний предел накладывается сейсмическим шумом, верхний предел — «дробовым шумом» (в основном не хватает фотонов для выборки разности хода интерферометра на высоких частотах).

LISA находится в космосе, и у нее нет проблем с сейсмическим шумом. Однако все еще существует верхний предел, определяемый дробовым шумом. Насколько я понимаю, LISA не будет/не сможет использовать такое же расположение резонаторов, которое использует LIGO для увеличения эффективной мощности лазера и, следовательно, количества фотонов в аппарате. Таким образом, верхний предел частоты для LISA больше похож на 1 Гц.

Итак, теперь к вашему вопросу. Что может видеть LIGO, чего не может LISA, так это гравитационные волны с частотами 10-1000 Гц. Астрономические явления, которые приводят к таким волнам, — это слияние компактных двойных систем со звездными массами, быстро вращающиеся асимметричные пульсары и, возможно, взрывы сверхновых.

Низкочастотные GW можно увидеть только с помощью LISA. Это может включать звездные двойные системы с орбитальными периодами более 10 секунд, слияние сверхмассивных черных дыр и, возможно, ГВ от Большого взрыва.

Что может перейти от наблюдаемого в LISA к наблюдаемому в LIGO? В принципе, слияние любой бинарной системы приводит к постепенному увеличению частоты и амплитуды. Двойные системы звездной массы, нейтронной звезды или черной дыры могут достигать частот около 1 кГц до того, как сливаются, но перед этим проходят через более низкие частоты, но с гораздо меньшими амплитудами. Возможно, лучшим вариантом было бы слияние черных дыр промежуточной массы с массами 10 3 к 10 4 солнечных масс, которые имели бы частоты слияния в десятки Гц, но значительную амплитуду на гораздо более низких частотах до слияния.

Я предполагаю, что смысл цитаты, которую вы дали, заключается в том, что этот недавно обнаруженный вдохновляющий двойной белый карлик может быть еще одной возможностью. Я не думаю, что это правильно. У него 7-минутный орбитальный период, что помещает его в частотную область LISA (испускаемые ГВ имеют удвоенную орбитальную частоту), но поскольку белые карлики физически больше нейтронных звезд, пиковая частота при слиянии (когда-нибудь в будущем) будет быть всего несколько Гц и быть невидимым для LIGO.