Что производит гравитационные волны с «периодами от 100 до 8000 секунд»?

Миссия Ulysses имеет захватывающую историю. Он был отправлен на Юпитер, чтобы выполнить гравитационную помощь, выпустив его из плоскости эклиптики, чтобы пролететь над северным и южным полюсами Солнца для выполнения «быстрого сканирования широты». Из-за своей конструкции он использовался для нескольких важных направлений научных исследований.

Улисс содержал пару когерентных транспондеров, которые принимали сигналы с Земли, сдвигали их по частоте когерентным образом с помощью контуров фазовой автоподстройки частоты и немедленно передавали их обратно на Землю на двух разных частотах.

Из отчета ESA об эксперименте Ulysses Gravitational Wave :

В методе доплеровского слежения за космическим кораблем Земля и космический корабль составляют два объекта, изменяющееся во времени разделение которых отслеживается для обнаружения проходящей гравитационной волны. Мониторинг осуществляется с помощью высокоточного доплеровского слежения, при котором микроволновый радиосигнал постоянной частоты (S-диапазон) передается с Земли на космический аппарат (восходящая линия); сигнал транспонируется (принимается и когерентно усиливается) на космическом корабле; а затем передается обратно на Землю (нисходящая линия связи) в сигналах S- и X-диапазона. Этот двухчастотный нисходящий канал необходим для калибровки межпланетной среды, которая по-разному влияет на две полосы частот. Сигнал нисходящей линии связи записывается на Земле, и его частота сравнивается с постоянной частотой f0 восходящей линии связи для извлечения доплеровского сигнала δf / f0.

Далее в статье говорится:

Поскольку оптимальным размером детектора гравитационных волн является длина волны, для обнаружения гравитационных волн в мГц-диапазоне необходимы межпланетные размеры. Доплеровское отслеживание Ulysses обеспечивает чувствительное обнаружение гравитационных волн в этом низкочастотном диапазоне. Источником движущего шума являются флуктуации показателя преломления межпланетной плазмы. Это диктует время эксперимента, близкое к солнечной оппозиции, и устанавливает целевую точность для изменения дробной частоты на уровне 3,0 × 10-14 для времени интегрирования порядка 1000 секунд.

РЕЗЮМЕ ЗАДАЧ

Целью исследования гравитационных волн на Улиссе является поиск низкочастотных гравитационных волн, пересекающих Солнечную систему. Из-за большого расстояния до космического корабля этот метод наиболее чувствителен к периодам волн примерно от 100 до 8000 секунд, полосе, которая недоступна для наземных экспериментов, которые лучше подходят для периодов менее 1 секунды.

Вы можете прочитать больше об Ulysses в Ulysses на eoPortal , где я нашел как ссылку выше, так и следующую:

Б. Бертотти, Р. Амброзини, С. В. Асмар, Дж. П. Бренкл, Дж. Коморетто, Дж. Джампьери, Л. Иесс, А. Мессери, Х. Д. Уолквист, «Эксперимент с гравитационными волнами», Серия приложений по астрономии и астрофизике, специальный выпуск Ulysses Instruments , Том. 92, № 2, стр. 431-440, январь 1992 г.

Вопрос: Что производит гравитационные волны с «периодами примерно от 100 до 8000 секунд»?

Двойные черные дыры, которые не находятся на завершающей стадии своего сближения. Частота GW увеличивается по мере того, как ЧД приближаются друг к другу — посмотрите на графики из LIGO, и вы увидите, что частота ускоряется к концу. На ранних стадиях им могло потребоваться очень много времени, чтобы завершить орбиту, как на самом деле, как у двойных звезд. Но амплитуда на ранних стадиях немного ниже, так что, надеюсь, этот новый детектор намного более чувствителен по амплитуде.
«Меня послали к Юпитеру, чтобы выполнить гравитационную помощь, сняв его из плоскости эклиптики». Должно быть, это было приключение :>) .
@KeithMcClary О, крысы! Это была оговорка по Фрейду; Я не должен говорить об этом.

Ответы (1)

Любая двойная система производит гравитационные волны с удвоенной орбитальной частотой, т.е. с периодом, равным половине ее орбитального периода. Таким образом, бинарные системы с периодами между 200 и 16000 будут производить такие волны.

Мы можем использовать третий закон Кеплера, чтобы сказать кое-что об этом:

а "=" ( г М 4 π ) 1 / 3 п 2 / 3 ,
где п - орбитальный период, М - полная масса двойной системы и а является орбитальным разделением.

Для бинарника с М ∼ 1 М ⊙ и 200 < п < 16000 с, тогда 0,11 < а < 2.00   р ⊙ . Так как нормальные звезды массы ∼ 0,5 М ⊙ имеют радиусы, подобные этому, то звезды, вероятно, должны быть звездными остатками (белыми карликами, нейтронными звездами или черными дырами), за исключением самого длинного конца периода, где можно было бы наблюдать двойные системы W Uma. Более массивные двойные системы имеют расстояния, которые увеличиваются по мере увеличения М 1 / 3 , но радиусы нормальных звезд увеличиваются скорее как М , так что этот вывод еще более тверд при больших массах.

Вполне возможно иметь компактную двойную систему, включающую звезду с малой массой и компактный объект — возможно, полость Роша, заполняющую один, так что, помимо «двойных вырождений», конец длинного периода этого диапазона будет включать катаклизмические переменные и малую массу X. -лучевые двойные аналоги с орбитальными периодами в несколько часов. Вот яркий пример астрономии во временной области и самой быстрой затменно-двойной системы ZTF J1539+5027 (+20 зв., 6,91 минуты): как измерить ее минимальную яркость?

Конечно, деформация гравитационных волн выглядит примерно так: М п − 4 / 3 г − 1 , где г это расстояние. Эти двойные системы имеют гораздо более длительный период, чем (предположительно редкие) массивные сливающиеся черные дыры, наблюдаемые до сих пор, и поэтому, вероятно, должны находиться близко в нашей собственной Галактике, чтобы их можно было обнаружить.

например, LIGO был способен обнаруживать М ∼ 30 М ⊙ слияние черных дыр с п ∼ 0,02 с на расстоянии в миллиард световых лет. Аналогичная амплитуда деформации будет создаваться М ∼ 2 М ⊙ двоичный файл с п "=" 200 с на расстоянии 300 световых лет.

Спасибо за четкий ответ! Мне любопытно, как напряжение масштабируется с М . Возможно, часть этой слабости может быть компенсирована довольно массивной парой?
Я только что наткнулся на этот удаленный ответ , увидел, что сверхновые укладываются в пределы 100-8000, и подумал добавить дополнительный ответ. Потом я увидел, что это был твой удаленный ответ . Как вы думаете, может быть здесь полезно добавить ссылку на это явление?
@uhoh Посмотри еще раз. По оси x отложена частота, а не период
так и есть, спасибо!
Что производит гравитационные волны с «периодами от 100 до 8000 секунд»?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v