В недавнем вопросе цитировалась история о недавнем обнаружении гравитационных волн, в которой говорилось, что мы можем использовать зондирование гравитационных волн для обнаружения сверхновых на более ранних стадиях их коллапса:
[с открытием гравитационных волн мы сможем] отслеживать сверхновые за несколько часов до того, как они станут видимыми для любого телескопа, потому что волны достигают Земли задолго до того, как приходит любой свет, что дает астрономам время, чтобы направить телескопы, такие как Хаббл, в этом направлении.
Насколько я могу судить, в настоящее время у нас работают два детектора, что дает нам приблизительное представление о местонахождении источника:
Глядя на время прибытия сигналов — детектор в Ливингстоне зафиксировал событие на 7 миллисекунд раньше детектора в Хэнфорде — ученые могут сказать, что источник находился в Южном полушарии.
Далее в этой статье рассказывается о планах по созданию третьего детектора в Индии, предположительно для выполнения трилатерации будущих измерений.
Со всеми тремя детекторами, Ливингстоном, Хэнфордом и (где-то в) Индии, как точно мы сможем локализовать источник будущих гравитационных волн? Достаточно, чтобы указать на сверхновую, когда она продолжит свой коллапс и загорится? Будет ли больше детекторов значительно улучшать точность?
Чтобы расширить ответ Эрни, на самом деле есть качественные изменения в апостериорном распределении местоположения неба, когда вы добавляете больше детекторов в сеть, помимо простого сокращения контуров.
С одним детектором вы вообще не можете локализовать источник; с двумя детекторами временная триангуляция по местам расположения детекторов позволяет локализовать источник в кольцеобразном локусе на небе; третий детектор уменьшает это кольцо до двух противоположных пятен на небе; а четвертый полностью разбивает вырождение на одно пятно. Конечно, степень нарушения этих вырождений зависит от базового расстояния между детекторами; наличие четырех в одном месте не очень поможет!
Здесь есть несколько симпатичных слайдов о локализации неба GW , а более подробно о триангуляции в этой статье того же автора.
Однако существуют более сложные способы локализации источника, чем простая триангуляция; см. эту статью для сравнения. Например, разность фаз между детекторами несет некоторую полезную информацию о местоположении на небе. Также существуют сильные корреляции между положением на небе, расстоянием и массой источника. Таким образом, «правильный» способ определения местоположения на небе - это последовательный анализ, который соответствует всем параметрам источника одновременно, но это гораздо более затратно в вычислительном отношении.
Что касается перспектив локализации, то насчет сверхновых не уверен, но могу рассказать о компактных бинарниках вроде GW150914! Предполагая, что сеть состоит из двух детекторов LIGO и детектора Virgo с расчетной чувствительностью, большинство событий будет локализовано с точностью до на небе (с достоверностью 95%), причем самым громким, возможно, является . При текущей конфигурации сети из двух детекторов это число увеличивается до нескольких сотен. (GW150914 было около ).
В любом случае компактные двойные системы являются наиболее многообещающими источниками для таких детекторов, как LIGO; сверхновые намного, намного слабее и, вероятно, будут обнаружены только в пределах Млечного Пути (т. е. в пределах десятков килопарсеков по сравнению с гигапарсеками, к которым LIGO чувствителен при слиянии компактных двойных объектов).
Вы совершенно справедливо предполагаете, что при наличии достаточной информации о расположении источника на небе мы могли бы навести телескоп на источник и наблюдать его электромагнитный аналог (хотя для этого, вероятно, потребуется, чтобы одна из масс компонента была нейтронной звездой; черные дыры скорее ... черный). На самом деле это главная научная цель для сообщества гравитационных волн, но она непростая, и есть много переменных.
Это зависит, среди прочего, от интересующего вас диапазона длин волн, но самой большой проблемой здесь является большая неопределенность местоположения на небе. Типичные телескопы, используемые для наблюдения за этими событиями, имеют поля зрения порядка , что затрудняет наведение на нужное место в небе с разумным количеством наведений телескопа.
К сожалению, за обнаружением большинства компактных бинарных объектов, вероятно, не последует электромагнитное наблюдение. Электромагнитный аналог компактного бинарного слияния довольно слаб (особенно на таких больших расстояниях), и его может быть трудно отличить от фоновых загрязнителей. Кроме того, существует логистическая трудность координации наблюдений телескопа, чтобы охватить область неопределенности на небе достаточно быстро, чтобы поймать электромагнитный аналог.
Разница во времени между обнаружениями указывает на то, что гравитационная волна пришла примерно с направления более раннего обнаружения. При большем количестве детекторов, работающих в широко разбросанных местах на поверхности Земли, реконструкция направления источника будет более точной, поскольку больше точек на векторе гравитационной волны, от более ранних до более поздних обнаружений, можно нанести на фронт волны. проходит через Землю.
Для действующей в настоящее время группы из двух детекторов построена карта вероятности направления . Контуры вероятности будут уменьшаться по мере увеличения числа работающих детекторов в большем количестве мест.
Вот ссылка на статью о науке и обнаружении гравитационных волн Барри Бэриша, бывшего директора LIGO. Если вы прочитаете газету, вы найдете много пищи для размышлений.
СлучайныйПреобразование Фурье
Самуэль
Роджер Барретто
Роберт Бристоу-Джонсон