Наблюдение гравитационных волн с помощью LIGO от слияния бинарных черных дыр

Нейтронные звезды менее массивны, но крупнее черных дыр. Частота гравитационных волн обусловлена ​​периодом обращения объектов по мере их движения по спирали. Слияние нейтронных звезд будет иметь другую орбитальную скорость, поэтому частота будет другой и более низкой. Он будет расти с другой скоростью. Сигнал от нейтронных звезд также намного слабее, поэтому не может быть обнаружен в том же диапазоне.

До обнаружения сигнала было проведено численное моделирование слияния черных дыр различных размеров, поэтому теоретическая форма волны, ожидаемая от слияния черных дыр (и нейтронных звезд), была известна. Эта теоретическая работа позволила оценить массу двух черных дыр, участвующих в слиянии, путем сопоставления наблюдаемого сигнала с теоретическим. Вы можете увидеть теоретический сигнал для черных дыр с 36 и 29 на диаграммах, помеченных как «численная теория относительности».

Это должно дополнить очень четкий ответ @JamesK . По колебаниям, показанным на рисунке 1, можно оценить период измеренной гравитационной волны около 5 миллисекунд, что соответствовало бы предполагаемой частоте волны около 200 Гц. Поскольку явление бинарное — от каждого из двух объектов будет исходить «волна», можно оценить мгновенную орбитальную частоту в этот момент как половину от этой, или около 100 Гц.

В обсуждении в конце раздела II упоминается, что в этом случае орбитальная частота, достигающая 75 Гц до контакта , могла быть создана только двумя компактными массивными объектами — черными дырами.

В аннотациях указана оценка только на основе рисунков. Точный анализ потребует моделирования исходного набора данных.

Из PB Abbott et al. PRL 116, 061102 (2016) , раздел II и рисунок 1:

Чтобы достичь орбитальной частоты 75 Гц (половина частоты гравитационных волн), объекты должны были быть очень близкими и очень компактными; равные ньютоновские точечные массы, вращающиеся на этой частоте, будут находиться на расстоянии всего ≃ 350 км друг от друга. Пара нейтронных звезд, хотя и компактная, не будет иметь требуемой массы, в то время как двойная нейтронная звезда черной дыры с рассчитанной массой чирпа будет иметь очень большую общую массу и, таким образом, слиться на гораздо более низкой частоте. Таким образом, черные дыры остаются единственными известными объектами, достаточно компактными, чтобы бесконтактно достигать орбитальной частоты 75 Гц. Кроме того, затухание формы волны после ее пика согласуется с затухающими колебаниями черной дыры, релаксирующей до конечной стационарной керровской конфигурации.