Как бы мы заранее оценили «шансы» того, что LIGO заметит столкновение черных дыр за тот период, когда он работает? [дубликат]

Может ли кто-нибудь обобщить расчеты, которые были сделаны относительно теоретической вероятности обнаруживаемого столкновения черной дыры в наблюдаемой Вселенной за время работы LIGO?

Я имею в виду, учитывая то, что мы знаем о процессах и параметрах во Вселенной — о плотности черных дыр, скорости взрыва звезд и т. д. — как часто мы можем ожидать наблюдаемого события?

Этот вопрос требует анализа, независимого от наблюдений за реальными событиями GW . Это научный вопрос «что предсказывает теория».

Если мы на мгновение задумаемся о слияниях черных дыр (в отличие от других событий GW), очевидно, что необходимо учитывать такие вещи, как «какова плотность черных дыр на протяжении всей жизни Вселенной?», определить, какова вероятность их слияния. Это сложный вопрос сам по себе, потому что релевантная плотность исходит от более ранней и более ранней стадии жизни вселенной, чем дальше событие (очевидно?).

Но что интересно, существует также проблема плоскостной природы волновых фронтов ГВ. Какова вероятность того, что Земля в это время окажется в плоскости ГВ - мне кажется, что один только этот аспект должен резко сократить число вероятных наблюдений...

Это кажется очевидным вопросом, но поиск в Google точного вопроса и творческих вариантов, которые я мог придумать, не обнаруживает, что кто-то еще задает его или обращается к нему. Аналогичным образом, на сайте ligo.org нет материалов, посвященных этой теме.

Это соображение упоминается в этом вопросе и ответе , но не дается никакой прямой разработки, которую я мог бы найти.

Интересно, что ответы на этот похожий вопрос сильно различаются. Один говорит «возможно, каждый день», а другой говорит «должен увидеть один к 2020 году». Ни один из них не предлагает никакого оправдания.

Я думаю, что в его нынешнем виде это довольно хороший вопрос, но его повторно задавали в другом месте, и нам не идет на пользу то, что по сути один и тот же вопрос открыт в двух местах одновременно. Поскольку похоже, что другой вопрос был опубликован до того, как в него было внесено последнее редактирование, а на другой уже есть принятый ответ, я пометил его как дубликат другого. (Но, судя по их текущим версиям, вопрос о том, какой из них является дубликатом, произволен; любой из них может стоять сам по себе. Если люди действительно хотят, чтобы другой был помечен как дубликат, я могу это сделать.)
@DavidZ Что и как разные вопросы.
@RobJeffries В этом случае я не думаю, что они достаточно разные, чтобы считаться не дубликатами. «Как бы мы оценили X» и «Какова (стоимость) X» вызывают одни и те же ответы. Кроме того, в другом вопросе буквально говорится, что это новая версия этого. Если бы хотя бы один из вопросов объяснял, чем он отличается от другого, я был бы более восприимчив к аргументу, что это на самом деле разные вопросы.
@DavidZ Если бы вопросы были дубликатами, я мог бы просто вырезать и вставить свой ответ, верно?
@RobJeffries не вообще. Когда два вопроса являются дубликатами, практически для любого действительного ответа, который вы бы отправили на дубликат, вы должны иметь возможность опубликовать действительный ответ мастеру, используя те же основные идеи. Но вы не должны ожидать, что сможете копировать и вставлять. В большинстве случаев потребуется небольшая переформулировка.
@DavidZ моя (очевидно, слишком тонкая) точка зрения заключается в том, что вы увидите, что мой ответ не совпадает, потому что вопрос не является дубликатом, хотя большая часть его была в комментариях, которые я теперь удалю и сошлюсь на этот ответ.

Ответы (3)

Простые рассуждения в ответе Микаэля имеют смысл. LIGO обнаружил 1 сильное и 1 слабое событие за 16 дней совпадающих данных (1 календарный месяц сбора данных при 50% рабочем цикле), поэтому 1 событие в месяц должно быть правильным порядком величины.

Обратите внимание, что это не частота всех событий GW во Вселенной, а только наблюдаемых с текущей чувствительностью LIGO. Наблюдаемое расстояние зависит от чувствительности, а наблюдаемая скорость зависит от наблюдаемого объема, который соответствует кубу расстояния. Это означает, что повышение чувствительности в 2 раза повысит скорость обнаружения в 8 раз. Текущий LIGO должен увеличить свою чувствительность в 3 раза за счет точной настройки прибора в ближайшие несколько лет, так что это должно стать несколькими событиями / неделя. Будущие новые объекты могут увеличить это еще одним важным фактором, захватывающим!

Вы можете найти старую (2010 г.) оценку обнаруживаемой скорости, основанную на астрофизических моделях, здесь . Из-за большой неопределенности в моделях разница между пессимистичными и оптимистичными показателями составляет около 2 порядков. Обновленная скорость с учетом обнаружения первых 1 или 2 событий находится здесь . Я считаю, что это немного лучше, чем предсказанная скорость для двойных черных дыр, но нам все еще нужно наблюдать первые двойные нейтронные звезды. Выполнение статистики только с 1 или 2 событиями, очевидно, дает большие неопределенности, но должно привести вас к правильному порядку величины. Это должно значительно улучшиться после обнаружения первых ~ 10 событий.

Спасибо за помощь. «Ответ, основанный на наблюдении», на самом деле не то, о чем я спрашивал, это предсказание того, каким должно быть наблюдение (документ, на который вы указали), который я хотел бы понять. Я нашел бумагу, на которую вы указали, тяжело продвигается. Я думаю, что мой вопрос можно было бы перефразировать так: «Может ли кто-нибудь резюмировать то, что описывает эта статья?» IE " как мы можем оценить вероятные/ожидаемые уровни обнаружения, до каких-либо обнаружений?"

Это будет эмпирическим ответом, так что отнеситесь к нему с недоверием.

Если бы потребовалось время LIGO Т найти первый сигнал от слияния черных дыр. Скорее всего, следующий сигнал придет примерно в то же время. Т после первого.

Этот расчет предполагает, что сигналы некоррелированы (вероятно) и распределены по ядам, поскольку они представляют собой дискретные события без памяти о других событиях.

Это хороший простой анализ - спасибо. Что бы я хотел сделать, так это сравнить это с оценкой того, как часто, по нашему мнению, это должно происходить, основываясь на наших знаниях/теориях о том, что происходит.
Кажется, есть еще слухи о сигналах. motls.blogspot.gr/2016/02/… , это будет один раз в месяц в пределах вашего порядка.

Тут огромная куча факторов. Вы можете разделить их на внутренние свойства источников, геометрию ситуации и чувствительность детектора.

Первый из них включает в себя оценку плотности потенциальных источников ГВ в зависимости от их массы, расстояния и расстояния от нас. Для этого требуются модели формирования черных дыр и двойных черных дыр в зависимости от массы. Это, в свою очередь, включает предположения и модели о скорости рождения массивных звезд, их двойственности и скорости потери массы. Вы также должны предположить кое-что о плотности звездообразующих галактик.

До объявления GW ожидалось, что скорость массовых слияний ЧД будет составлять от 0,1 до примерно 1000 Гпк. − 3 год − 1 ( Абади и др., 2010 ).

Эту скорость можно использовать для оценки скорости обнаружения. Это широко обсуждается в документах об открытии LIGO (например, Abbott et al. 2016a ) и принимает во внимание предполагаемое случайное направление и наклон орбиты событий, внутреннюю чувствительность прибора к деформации и космологическую модель, связывающую расстояние с сопутствующим движением. объем. Это приводит к эффективному объему обнаружения, который можно умножить на теоретическую скорость, чтобы получить расчетную скорость обнаружения. Глядя исключительно на упомянутые вами проблемы геометрии, кажется, что случайное направление и ориентация двоичного файла означают, что эффективный объемна котором может произойти обнаружение, уменьшается на порядок по предельному расстоянию, к которому чувствительна LIGO, если геометрия оптимальна (т. е. лицом к лицу и над головой). Действительно, Абади и соавт. (2010) предполагают, что геометрический фактор 2,26 3 "=" 11,5

Эффективный объем зависит от массы черной дыры, потому что деформация ГВ сильно зависит от массы на заданном расстоянии. Это около 0,1 Гпк 3 для слияния 10 черных дыр солнечной массы и около 1,5 Гпк 3 для 30 черных дыр с солнечной массой (см. рис. 4, правая часть Эббота и др., 2016а ).

Если предположить, что 0,1-1000 событий Gpc − 3 год − 1 цифра, относящаяся к 10 слияниям ЧД солнечной массы (более крупные ЧД должны встречаться гораздо реже), мы получаем ожидаемую годовую скорость 10 − 2 до 100 обнаруженных событий. Одно обнаружение LIGO за 16 дней делает крайне маловероятными верхние и нижние границы этого диапазона — Abbott et al. (2006b) оценивают скорость в 2-400 Гпк − 3 год − 1 .

Также стоит отметить, что в ближайшие годы aLIGO станет примерно в два раза более чувствительным, что означает, что он будет производить выборку примерно в 8 раз больше.

Как бы мы заранее оценили «шансы» того, что LIGO заметит столкновение черных дыр за тот период, когда он работает? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v