Что на самом деле увидел LIGO? (Открытие гравитационных волн)

Фактическое изображение не так много. Я смог найти его в Science , и это все, что есть:

Это просто рябь, наблюдаемая в несколько разное время из двух разных обсерваторий. Сдвиг идеально вписывается, смещая его на скорость света, разность их местоположений. Таково доказательство гравитационных волн.

Следует отметить, что причина наличия двух приборов состоит в том, чтобы обеспечить перекрестную проверку с другими источниками вибрации. Каждая обсерватория работает, обнаруживая вибрации в масштабе 4 км, вплоть до очень малого порядка величины (1/10 000 ширины протона). Когда их сравнивают, можно предположить, что сигнал должен исходить из нелокального источника, и под это определение подходят только гравитационные волны.

Прежде всего, я думаю, что ваш вопрос противоречит непониманию природы обсерваторий LIGO. Природа детекторов заключается в том, что они действуют как микрофон, а не как камера. Это означает, что они чувствительны к гравитационным волнам, приходящим с большинства направлений, но не способны различать, откуда они пришли. Используя несколько детекторов (что также необходимо для надежного обнаружения), можно использовать разницу во времени между детекторами, чтобы дать некоторое представление о местонахождении источника. Это также означает, что выход детекторов представляет собой единый поток данных.

Это изображение из статьи в Physical Review Letters (не за платным доступом) является лучшим резюме того, что услышала LIGO, чем текущий принятый ответ. Я объясню панели сверху вниз.

1. На верхних панелях показаны «необработанные» сигналы, измеренные двумя детекторами, с данными H1, наложенными на данные L1 справа.
2. Второй ряд панелей показывает ряд различных симуляций того, что предсказывает общая теория относительности (теория Эйнштейна) для гравитационных волн. Эти симуляции — то, как LIGO может утверждать, что они знают, что волна была вызвана слиянием двух черных дыр.
3. Третий ряд панелей — это «сырые» данные за вычетом симуляций.
4. Нижние панели — это просто еще один способ отображения «сырых» данных, называемый графиком «время-частота». Время отложено по оси x, а частота – по оси y. Для человека из поля этот сигнал является наиболее узнаваемой характеристикой слияния, известной как чириканье. С течением времени частота смещается выше. На самом деле вы можете послушать «сырой» щебет здесь .

LIGO ничего не "видел". Он отслеживает относительную длину путей, пройденных двумя лазерными лучами в вакуумных трубах длиной около 4 км (хотя путь лазера состоит примерно из 75 проходов вверх и вниз по рукам) и под прямым углом друг к другу.

Гравитационная волна, движущаяся со скоростью света, изменяет соотношение этих длин (одна становится короче, другая увеличивается, затем они меняются местами) примерно на плюс-минус 1 часть в$10^{21}$(миллиард триллионов) примерно 30-200 раз в секунду при прохождении через инструмент.

Все событие длилось около 0,3 секунды, а трассировка (которая была во всех новостях) просто фиксирует долю, на которую длина плеч изменяется в зависимости от времени.

Событие было (почти) одновременно зарегистрировано двумя почти идентичными установками в разных частях США. Обнаружение одного и того же сигнала обоими детекторами исключает локальную причину возмущения, а небольшая временная задержка между обнаружениями позволяет приблизительно определить местоположение источника гравитационных волн на небе.

Согласно туториалу GW150914 , вот что изначально видели детекторы Advanced LIGO L1 и H1:

Вы можете загрузить необработанные данные из этого руководства.

В других ответах показаны уже обработанные (отбеленные, отфильтрованные, сдвинутые на 7 мс, инвертированные) сигналы.

Фактический механизм измерения, который использовал LIGO, — это лазерная интерферометрия, поэтому одной из разумных интерпретаций того, что «видел» LIGO, была бы интерференционная картина, вызванная гравитационными волнами, которая «выглядела бы» примерно так:

К сожалению, мне не удалось найти изображение реальной лазерной интерференции, о которой упоминала LIGO; это, вероятно, слишком мало для фотографии в любом случае.

Все остальные графики, на которые ссылаются люди, являются просто графиками данных интерференционной картины. Показать график данных LIGO в качестве ответа на этот вопрос — все равно, что показать гистограмму изображения в качестве ответа на вопрос: «Что видит космический телескоп Хаббл?»

Не знаю, интересно ли это вам, но вот ссылка на опубликованную статью об этих наблюдениях:

http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102

Как только ответ выше довольно прост! В документе говорится (вкратце), что LIGO наблюдала переходный сигнал гравитационной волны, и эти наблюдения совпадают с предсказаниями формы волны, полученными общей теорией относительности для системы, включающей две черные дыры.

Он видит формы сигналов , как показано на рисунках выше.

Некоторые примеры , которые вы можете получить и изучить самостоятельно отсюда:

• Набор данных слияния BH-NS
• Набор данных слияния NS-NS